脊柱手術(shù)機器人的柔順控制及骨削手術(shù)規(guī)劃.pdf

1、隨著機器人技術(shù)的發(fā)展和進步，機器人的控制越來越精確，實現(xiàn)的功能也越來越多。機器人不再只是用在工業(yè)領(lǐng)域，越來越多的機器人用于外科手術(shù)。本文以6自由度的脊柱手術(shù)機器人作為研究對象，對脊柱手術(shù)機器人的柔順控制及骨削手術(shù)規(guī)劃進行了研究。本文主要研究內(nèi)容有:
　　 (1)對脊柱手術(shù)機器人的運動學(xué)及控制方案進行了分析研究。根據(jù)機器人的結(jié)構(gòu)特點，采用D-H法分析了機器人的正逆運動學(xué)問題;通過矢量微分法計算出機器人的雅可比矩陣，將其用于機器人的

2、奇異位形分析以及柔順控制算法計算;針對脊柱手術(shù)的定位難、風(fēng)險大等特點，給出了機器人的主被動控制方案，并制定了主被動的控制流程。
　　 (2)研究了脊柱手術(shù)機器人的柔順控制算法。在對阻抗控制算法進行研究的基礎(chǔ)上，將基于力的阻抗控制引入機器人被動控制模式中，通過控制機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動力來實現(xiàn)機器人的柔順控制;通過對機器人的被動拖拽實驗，驗證了基于力的阻抗控制算法能有效實現(xiàn)對機器人的柔順控制。
　　 (3)研究了脊柱手術(shù)機器人的

3、骨削手術(shù)路徑規(guī)劃方法。針對脊柱骨結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以規(guī)劃手術(shù)路徑的特點，使用Unigraphies(簡稱UG)的CAD/CAM功能生成脊柱骨磨削的G代碼，通過對G代碼的解釋可以提取出安全的手術(shù)路徑。
　　 (4)設(shè)計了脊柱手術(shù)機器人的可視化仿真及控制軟件。設(shè)計了機器人可視化仿真軟件，該軟件能可視化跟蹤機器人的運動，利用該軟件可驗證機器人運動學(xué)正逆解的正確性，以及骨削手術(shù)路徑的可行性。設(shè)計了脊柱手術(shù)機器人的控制軟件，實現(xiàn)對機器人運動的控制