對(duì)主從遙操作手術(shù)機(jī)器人而言,主從軌跡跟蹤的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性及力反饋的逼真度是三個(gè)最重要的性能指標(biāo)。本文提出了一種基于PID與魯棒自適應(yīng)相結(jié)合的遙操作控制算法,能夠?qū)⑹中g(shù)器械與組織的交互力完全反饋給醫(yī)生,并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定準(zhǔn)確的主從軌跡跟蹤控制。由于本文設(shè)計(jì)的遙操作手術(shù)系統(tǒng)中的主從機(jī)械臂異構(gòu),為了使醫(yī)生在手術(shù)操作過(guò)程中具有較好的直觀性,本文在笛卡爾空間對(duì)主從手術(shù)機(jī)械臂進(jìn)行位置控制。在主端將主機(jī)械臂的末端位移通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到從端作為從端手術(shù)機(jī)械臂的軌跡命令信號(hào),在從端進(jìn)行機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解,得到關(guān)節(jié)位移的命令信號(hào),在PID與魯棒自適應(yīng)相結(jié)合的控制器作用下,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定準(zhǔn)確的主從軌跡跟蹤。為了使醫(yī)生能夠逼真地感受到手術(shù)器械與組織的交互力,在從端采用6維力傳感器測(cè)量手術(shù)器械與組織的交互力,并傳遞到主端,通過(guò)觸覺(jué)機(jī)械臂作用在醫(yī)生手上。針對(duì)機(jī)械臂的解析解存在多解的情況,本文提出三種選取逆解的方法,并選擇性能最優(yōu)的一種方法應(yīng)用到實(shí)際中。針對(duì)利用拉格朗日原理推導(dǎo)出的動(dòng)力學(xué)方程存在可讀性低的問(wèn)題,本文提出一種實(shí)用的化簡(jiǎn)算法以用于對(duì)動(dòng)力學(xué)模型解析表達(dá)式的化簡(jiǎn),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該化簡(jiǎn)算法能有效的提高動(dòng)力學(xué)模型的可讀性和減少70%... 

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 遙操作手術(shù)機(jī)器人研究背景和意義
        1.1.1 遙操作手術(shù)機(jī)器人研究背景
        1.1.2 遙操作手術(shù)機(jī)器人研究意義
    1.2 課題來(lái)源
    1.3 遙操作手術(shù)機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 遙操作手術(shù)機(jī)器人國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 遙操作手術(shù)機(jī)器人國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 遙操作手術(shù)控制算法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 論文安排
第2章 主從機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模的意義和方法
    2.2 主端機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        2.2.1 POE法運(yùn)動(dòng)學(xué)建模步驟
        2.2.2 采用POE法的主端機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    2.3 從端機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        2.3.1 D-H法運(yùn)動(dòng)學(xué)建模步驟
        2.3.2 采用D-H法的從端機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    2.4 從端機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
        2.4.1 基于腕部位置求解
        2.4.2 基于腕部姿態(tài)求解
        2.4.3 逆解選取方法研究
    2.5 從端機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模
        2.5.1 拉格朗日法動(dòng)力學(xué)建模步驟
        2.5.2 采用拉格朗日法的從端機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模
        2.5.3 六自由度動(dòng)力學(xué)模型化簡(jiǎn)算法
    2.6 本章小結(jié)
第3章 主從機(jī)械臂工作區(qū)間和從端機(jī)械臂奇異點(diǎn)分析
    3.1 工作區(qū)間分析原理
    3.2 主端機(jī)械臂工作區(qū)間分析
    3.3 從端機(jī)械臂工作區(qū)間分析
    3.4 從端機(jī)械臂奇異點(diǎn)分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 手術(shù)機(jī)器人魯棒自適應(yīng)控制算法
    4.1 手術(shù)機(jī)器人魯棒自適應(yīng)控制算法設(shè)計(jì)
    4.2 基于魯棒自適應(yīng)控制的手術(shù)機(jī)器人穩(wěn)定性分析
    4.3 軌跡跟隨仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 遙操作手術(shù)機(jī)器人控制算法及實(shí)驗(yàn)
    5.1 遙操作手術(shù)機(jī)器人總體控制方案
    5.2 基于PID與魯棒自適應(yīng)相結(jié)合的遙操作手術(shù)機(jī)器人控制算法
    5.3 遙操作手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    5.4 遙操作手術(shù)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        5.4.1 實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)
    5.5 遙操作模擬穿刺手術(shù)實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析
        5.5.1 人手信號(hào)濾波消抖實(shí)驗(yàn)
        5.5.2 無(wú)時(shí)延的遙操作模擬手術(shù)實(shí)驗(yàn)
        5.5.3 固定時(shí)延的遙操作模擬手術(shù)實(shí)驗(yàn)
        5.5.4 變化時(shí)延的遙操作模擬手術(shù)實(shí)驗(yàn)
    5.6 本章小結(jié)
第6章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3715449