腹腔鏡微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人是醫(yī)療機(jī)器人的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)由于其特殊的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),可極大地拓展醫(yī)生的能力,克服手動(dòng)微創(chuàng)手術(shù)的缺陷與運(yùn)動(dòng)限制,充分發(fā)揮微創(chuàng)手術(shù)的優(yōu)勢;用機(jī)器人技術(shù)結(jié)合醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn),不僅提高了手術(shù)質(zhì)量和安全性,減輕了病人的痛苦,縮短了術(shù)后恢復(fù)時(shí)間,而且使微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)應(yīng)用于更精密的手術(shù)領(lǐng)域,擴(kuò)展了微創(chuàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。
   本文以腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)為研究對(duì)象,針對(duì)機(jī)器人本體主從操作手“異構(gòu)”的特點(diǎn)

2、以及腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)要求,設(shè)計(jì)了基于DSP+FPGA的嵌入式硬件系統(tǒng)平臺(tái),在分析主從手映射關(guān)系的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了主從映射算法,在腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)了1000Hz的實(shí)時(shí)主從映射。本文工作主要包括以下研究內(nèi)容:
   1)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析研究。針對(duì)主從“異構(gòu)”的腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),建立了主操作手與從操作手的理論數(shù)學(xué)模型,并采用矢量法對(duì)其理論模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,以此作為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參考依

3、據(jù)。
   2)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人主從映射算法研究。在分別對(duì)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人主操作手與從操作手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上,建立了“異構(gòu)”的主操作手與從操作手的對(duì)應(yīng)關(guān)系,設(shè)計(jì)了速度控制算法與關(guān)節(jié)速度限制模型,保證系統(tǒng)安全性。
   3)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。針對(duì)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)要求和系統(tǒng)功能需求,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于DSP+FPGA的嵌入式實(shí)時(shí)硬件系統(tǒng)平臺(tái),根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)了FPGA內(nèi)部邏輯功能;針對(duì)高速DSP

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