時(shí)延的存在將影響遙操作手術(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與醫(yī)生的臨場(chǎng)感,本課題主要從遙操作手術(shù)系統(tǒng)的建模、時(shí)變時(shí)延下通信環(huán)節(jié)中的波變量方法、從端機(jī)械臂控制算法設(shè)計(jì)以及遙操作手術(shù)系統(tǒng)的控制與穩(wěn)定性分析等幾個(gè)方面對(duì)時(shí)變時(shí)延條件下遙操作手術(shù)系統(tǒng)控制展開研究。首先,采用指數(shù)積法對(duì)主端機(jī)械臂進(jìn)行了正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模,對(duì)從端機(jī)械臂進(jìn)行正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模;分析了主從端機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)空間并采用增量式法對(duì)主從機(jī)械臂建立運(yùn)動(dòng)學(xué)映射關(guān)系;采用拉格朗日法對(duì)從端機(jī)械臂進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模,為設(shè)計(jì)控制算法做鋪墊。其次,針對(duì)時(shí)變時(shí)延遙操作手術(shù)系統(tǒng)因?yàn)橥ㄐ怒h(huán)節(jié)不滿足無(wú)源條件而導(dǎo)致的整個(gè)遙操作手術(shù)系統(tǒng)不滿足無(wú)源性,采用了一種改進(jìn)的波變量方法進(jìn)行主從數(shù)據(jù)傳遞,該方法保證了遙操作手術(shù)系統(tǒng)的無(wú)源性。改進(jìn)波變量方法相比于傳統(tǒng)波變量方法在通信時(shí)延后加入了校正波,對(duì)速度信號(hào)轉(zhuǎn)化為位置信號(hào)時(shí)積分帶來(lái)的誤差累積做了補(bǔ)償;同時(shí)采用了改進(jìn)波變量控制結(jié)構(gòu)來(lái)減輕波反射帶來(lái)的不利影響。最后,結(jié)合波變量和基于擾動(dòng)觀測(cè)器的滑模控制方法實(shí)現(xiàn)了遙操作手術(shù)系統(tǒng)的控制。針對(duì)遙操作手術(shù)系統(tǒng)要求在手術(shù)過(guò)程中從端手術(shù)機(jī)械臂能夠快速魯棒的跟蹤主端觸覺(jué)機(jī)械臂的軌跡跟蹤控制問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于擾動(dòng)觀測(cè)... 

【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?ＲＯＢＯＤＯＣ手術(shù)機(jī)器人［１５］?圖１．３?ＡＥＳＯＰ手術(shù)機(jī)器人［１６］??加州大學(xué)伯克利分校和加州大學(xué)舊金山分校開發(fā)了一個(gè)用于遠(yuǎn)程手術(shù)的微??

?第１章引言???局。??日本東京大學(xué)和九州大學(xué)開發(fā)了一種能夠進(jìn)行顯微手術(shù)和遠(yuǎn)程操作的手術(shù)??機(jī)器人系統(tǒng)。該團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)主端手控器時(shí)特別注重人體工程學(xué)，如測(cè)量和研宄人??體的運(yùn)動(dòng)范圍。主控器的設(shè)計(jì)就像用戶握著一支鉛筆，能夠獲得力反饋［２１］。??目前最成功的商業(yè)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)ｄａＶｉｎｉｃ系統(tǒng)［２２］由美國(guó)的Ｉｎｔｕｎｉｔｉｖｅ??Ｓｕｒｇｉｃａｌ公司于２０００年一月成功開發(fā)，并于當(dāng)年９月完成了首次臨床應(yīng)用并取??得成功。迄今為止，該手術(shù)系統(tǒng)己在多國(guó)家進(jìn)行了廣泛的臨床應(yīng)用。ｄａＶｉｎｉｃ手??曬??圖１．４?２￡１？手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)［１８】??術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)也是一個(gè)典型的主從式手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，如圖１．５所示。醫(yī)生在主??控端（Ｍａｓｔｅｒ?Ｓｉｄｅ）通過(guò)兩個(gè)手控器和腳踏板對(duì)從端（Ｓｌａｖｅ?Ｓｉｄｅ）手術(shù)機(jī)械比進(jìn)行控??制。ｄａＶｉｎｉｃ手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)械手提供了七個(gè)自由度（六個(gè)自由度用于末端執(zhí)??行器的定位和定向，一個(gè)自由度用于抓�。�。手術(shù)機(jī)械手末端執(zhí)行器還配備力傳??感器，以向外科醫(yī)生提供力反潰當(dāng)末端執(zhí)行器在手術(shù)過(guò)程中與人體組織相交互??時(shí)，外科醫(yī)生可以感受到手術(shù)器械與組織的交互力［２３］。??國(guó)外還有很多優(yōu)秀的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，如ＡＲＴＥＭＩＳ系統(tǒng)［２４］，ＥｎｄｏＢｏｔ系統(tǒng)??［２５］等等，不在此?贅述。??國(guó)內(nèi)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的起步較晚，但是也取得了一定的成果。如天津大學(xué)，??上海交通大學(xué)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)等都在手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)取得了一定的科研成果。??６??

?第１章引言???圖１．５?ｄａ?Ｖｉｎｉｃ手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)??天津大學(xué)開發(fā)了“妙手”顯微外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了主從異構(gòu)的??主從式控制模式．同時(shí)系統(tǒng)具有力反饋功能，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的有效??性［２６］，并于２０１０年７月通過(guò)了國(guó)內(nèi)專家的認(rèn)定。在“妙手”系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，天津??大學(xué)于２０１０年開發(fā)了“妙手－Ａ＇系統(tǒng)［２７］，并于２０１４年進(jìn)一步開發(fā)了“妙手－Ｓ”系統(tǒng)??［２８］，如圖１．６所示。？＇妙手－Ｓ＇系統(tǒng)的手術(shù)器械末端是同構(gòu)的，軌跡跟蹤最大誤差??小于３毫米。??．?３?＾?．廣??圖１．６“妙手Ｓ”醫(yī)生控制臺(tái)（左）和從手臺(tái)車（右）??上海交通大學(xué)開發(fā)了“祌刀華佗”微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，從端對(duì)主端的響應(yīng)吋??間延遲為２３．６毫秒［２９］。哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)了“華鵲－丨ｒ型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，??該系統(tǒng)的手術(shù)機(jī)械臂為分體式設(shè)計(jì)，便于各手術(shù)機(jī)械臂之間獨(dú)立運(yùn)動(dòng)不易相互??干涉岡。??國(guó)內(nèi)還有很多優(yōu)秀的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，例如北京航空航天大學(xué)的腦外科機(jī)??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]遙操作機(jī)器人的有限時(shí)間控制算法研究[D]. 楊瑨.南昌大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3576651