肝臟介入治療輔助機(jī)械臂虛擬環(huán)境搭建及其閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制.pdf

1、近年來,機(jī)器人輔助外科手術(shù)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。本課題結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“肝臟介入治療關(guān)鍵技術(shù)的研究”,在已有介入治療機(jī)器人的基礎(chǔ)上，引入了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),建立了機(jī)器人的虛擬環(huán)境。借助于光學(xué)定位系統(tǒng)完成了介入治療輔助機(jī)器人的閉環(huán)控制。
　　對(duì)介入治療機(jī)器人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,利用DH法對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行了正逆解、運(yùn)動(dòng)空間以及雅克比矩陣的求解。對(duì)機(jī)器人的控制平臺(tái)做了簡(jiǎn)單的介紹,對(duì)空間定位方式進(jìn)行了分析,選擇了光學(xué)定位儀作為手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備,

2、為系統(tǒng)的閉環(huán)控制平臺(tái)的搭建做準(zhǔn)備。
　　結(jié)合三維建模軟件Solidworks,運(yùn)用WPF建立了虛擬環(huán)境和介入治療輔助機(jī)器人的三維模型。設(shè)計(jì)了基于 VC++機(jī)器人的開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制界面,借助于 C語(yǔ)言中對(duì)內(nèi)存的操作實(shí)現(xiàn)了虛擬環(huán)境與機(jī)器人控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)現(xiàn)了基于虛擬環(huán)境的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制界面。
　　提出虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)整體框架,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的閉環(huán)控制流程。在對(duì)四元數(shù)與歐拉角關(guān)系分析的基礎(chǔ)上建立了以四元數(shù)形式表示位姿信息的位姿信息采集程