核磁兼容氣動針刺手術(shù)機器人控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、本文以核磁共振成像導(dǎo)航前列腺針刺手術(shù)機器人控制系統(tǒng)為研究對象，開發(fā)了機器人控制系統(tǒng)，并對機器人驅(qū)動氣缸的位移伺服控制進行了研究。主要包括控制系統(tǒng)硬件選擇與軟件設(shè)計、氣缸位移伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立及模糊滑?？刂破鞯脑O(shè)計等方而內(nèi)容。通過系統(tǒng)仿真對控制器穩(wěn)定性進行了研究，并結(jié)合軟組織針刺實驗對控制系統(tǒng)及控制器性能進行了實驗驗證。主要工作及成果概括為以下幾個方面：首先，針對核磁兼容性要求，總結(jié)了核磁兼容機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計難點及方法，并確定了將控

2、制器置于核磁室外的方案。對控制系統(tǒng)控制硬件進行選擇，設(shè)計相應(yīng)軟件系統(tǒng)。對氣動系統(tǒng)進行設(shè)計，完成了氣動回路設(shè)計及氣動元件的選擇。最后根據(jù)確定方案搭建了具有較長氣管及信號傳輸線的控制系統(tǒng)。其次，確定了PWM驅(qū)動開關(guān)閥控氣缸位移伺服控制系統(tǒng)方案，采用平均化方法建立了包括氣缸活塞系統(tǒng)、氣缸腔內(nèi)流體系統(tǒng)、開關(guān)閥及長氣管的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并基于該模型設(shè)計了帶有邊界層厚度參數(shù)的模糊滑?？刂破?。最后，建立系統(tǒng)仿真模型，對控制器性能進行了仿真研究，得出了模