手術(shù)機器人是醫(yī)療機器人中重要的一類機器人,具有精度高、微創(chuàng)等顯著優(yōu)點,已經(jīng)在腹腔科、骨科、神經(jīng)外科及心血管外科等領(lǐng)域取得了一定的技術(shù)突破和商業(yè)化成果。近年來機器人技術(shù)在牙科臨床方面的應(yīng)用較受關(guān)注,然而在輔助種植牙方面的相關(guān)技術(shù)仍有待進一步提高。本文在種植牙手術(shù)機器人執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計及控制方面展開了分析研究,主要內(nèi)容如下:在執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計與搭建方面,本文先后開展了執(zhí)行系統(tǒng)機器人載體選擇,末端進給機構(gòu)及其關(guān)鍵零部件選擇,末端執(zhí)行器工具夾持結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)設(shè)計,末端執(zhí)行器的可行性分析、加工及安裝。針對種植牙手術(shù)機器人對靈敏度及精度的要求,本文提出了在機器人載體末端增加進給機構(gòu)的冗余機構(gòu)設(shè)計方法;針對種植工具難以固定的問題,本文利用三維掃描與逆向工程技術(shù)生成了種植工具模型,并通過布爾運算實現(xiàn)了種植工具夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計。在執(zhí)行系統(tǒng)位姿控制及力控制方面,本文先后開展了機械臂運動學(xué)分析,基于視覺引導(dǎo)的機械臂位姿控制方法與運動規(guī)劃算法研究,進給機構(gòu)控制電路搭建與進給機構(gòu)控制方法研究,力反饋與力控制方法研究。依據(jù)種植牙手術(shù)機器人執(zhí)行系統(tǒng)自由度多、控制難度大等特點,本文計算出了機械臂的運動學(xué)方程,并分析了能夠在高維度... 

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 種植牙手術(shù)機器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 末端執(zhí)行器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 運動規(guī)劃算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外文獻綜述簡析
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計與搭建
    2.1 引言
    2.2 手術(shù)背景及機器人載體選擇
    2.3 進給方式確定與關(guān)鍵零部件選型
        2.3.1 末端進給機構(gòu)選擇
        2.3.2 關(guān)鍵零部件選型與強度校核
        2.3.3 末端進給機構(gòu)整體
    2.4 末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.1 夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.2 連接結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.3 整體結(jié)構(gòu)簡介
    2.5 末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)可行性分析
    2.6 末端執(zhí)行器加工及裝配
    2.7 本章小結(jié)
第3章 執(zhí)行系統(tǒng)位姿控制及力控制
    3.1 引言
    3.2 機械臂運動學(xué)分析
        3.2.1 正向運動學(xué)分析
        3.2.2 逆向運動學(xué)分析
    3.3 位姿控制方法研究
        3.3.1 基于視覺引導(dǎo)的位姿控制
        3.3.2 運動規(guī)劃算法的確定
        3.3.3 RRT_Connect算法基本原理
    3.4 進給機構(gòu)控制方法研究
        3.4.1 控制電路搭建
        3.4.2 控制方法實現(xiàn)
    3.5 力反饋與力控制方法研究
        3.5.1 力反饋方法
        3.5.2 力控制研究
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于ROS的碰撞檢測和算法驗證
    4.1 引言
    4.2 執(zhí)行系統(tǒng)模型建立
        4.2.1 末端執(zhí)行器URDF模型構(gòu)建
        4.2.2 末端執(zhí)行器與機械臂模型融合
    4.3 基于Move It!的碰撞檢測
        4.3.1 配置Move It!
        4.3.2 碰撞檢測實驗
    4.4 位姿控制算法驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于CBCT模型的窩洞種植實驗
    5.1 引言
    5.2 綜合實驗平臺搭建
        5.2.1 平臺搭建與框架簡介
        5.2.2 通訊建立與實時控制
    5.3 機器人系統(tǒng)坐標系集成
        5.3.1 各坐標系關(guān)系簡介
        5.3.2 工具坐標系標定
        5.3.3 手眼標定
    5.4 窩洞種植實驗
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于RGB-D視覺識別的機器人抓取規(guī)劃研究[D]. 曹文武.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于ROS平臺下高維構(gòu)形空間中機械臂的運動規(guī)劃研究[D]. 李赟程.北京工業(yè)大學(xué) 2017
[4]口腔種植機器人空間映射裝置的研發(fā)及其應(yīng)用研究[D]. 吳秦.第四軍醫(yī)大學(xué) 2016



本文編號：3727296