醫(yī)療機器人主操作臂控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、醫(yī)療機器人的發(fā)展對傳統(tǒng)醫(yī)學和世界經(jīng)濟產(chǎn)生很大的影響，因而受到了世界各國的重視。而在主從遙操作中應(yīng)用力反饋技術(shù)是目前醫(yī)療機器人的研究熱點之一，力反饋主操作手和力感覺從操作手是主從力反饋控制系統(tǒng)的重要組成部分。 本文針對河北省自然科學基金資助項目——《醫(yī)療機器人主操作臂動力學特性及其數(shù)字化操作技術(shù)研究》研究課題，以課題組開發(fā)的主操作手模型為核心，提出主從控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案和控制策略，開發(fā)主從醫(yī)療機器人控制系統(tǒng)仿真平臺，并構(gòu)建單自由

2、的主從控制實驗系統(tǒng)。 本文的工作主要集中在以下幾個方面： 1.對主從醫(yī)療機器人的發(fā)展趨勢、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了概述，并介紹了其相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與存在的問題。 2.以課題組開發(fā)的醫(yī)療機器人主操作臂模型為核心，提出主從醫(yī)療機器人控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思想和方案，確定了各控制單元的硬件組成并分析了其功能作用，確定控制軟件的流程圖及功能模塊的劃分。 3.結(jié)合實際情況，確定控制系統(tǒng)的操作模式、控制策略及對PID 控制器的

3、設(shè)計。對所設(shè)計的主操作臂三維模型進行了結(jié)構(gòu)簡化，通過D—H 方法推導主操作臂的運動學方程，建立主操作臂的運動控制數(shù)學模型。 4.在上述理論和算法的基礎(chǔ)上，基于Microsoft Windows XP 操作系統(tǒng)，以NI 公司的Labview8.2.1 為開發(fā)平臺，設(shè)計控制系統(tǒng)界面，開發(fā)醫(yī)療機器人主從操作臂的控制系統(tǒng)仿真軟件，并構(gòu)建單自由的主從控制實驗平臺，驗證上述方案的可行性。 綜上所述，本文提出了控制系統(tǒng)總體構(gòu)架和理論依