腹腔镜机器人控制系统的设计及实现

根据机器人辅助微创手术任务的特点设计了腹腔镜机器人控制系统．研究了基于运动控制卡的开放式机器人控制器结构,设计了机器人伺服系统及相应控制器硬件接口,采用面向对象的技术和模块化思想开发了系统控制软件,应用灵活度和可操作度概念建立了腹腔镜机器人的手术规划和控制平台．通过调试伺服参数提高了系统控制性能．实验表明,该腹腔镜机器人控制系统具有稳定性、高可靠性和多任务适应性,满足微创手术需求．     

蛇形机器人控制系统的设计与实现

以蛇为模型的蛇形机器人的研究,扩大了机器人的应用领域．本文基于CAN总线技术完成了蛇形机器人控制系统的设计及研制,有效地实现了机器人的运动控制．在此基础上完成了蛇形机器人的集中式控制和分布式控制方式．     

工程进度控制系统的设计和实现

介绍一种工程进度控制系统的设计原理和关键技术，同时也阐述了如何在设计中组织复杂数据、运用设计模式；从而使系统具有复用性和通用性，能用于各种不同的铁路建设工程中，最后给出此设计方法在朔黄铁路二期工程进度控制子系统中的实现。     

具有震颤抑制的微创机器人主从控制系统设计

详述了一种用于抑制微创手术机器人震颤现象的主从控制系统,提出了针对人手生理震颤的新型零相位滤波方法及针对从操作臂关节“粘滑行为”的前馈补偿PD伺服算法。新型零相位滤波避免了传统低通滤波器容易造成延时和传统零相位滤波无法在线使用的缺点,前馈补偿PD伺服算法通过摩擦补偿克服了非线性摩擦对从操作臂运动造成的影响。最后,对系统进行仿真及实验,结果表明该方法能有效地抑制机器人手术工具末端的震颤现象。     

精密1号装配机器人控制系统的设计与实现

精密１号机器人是国家８６３计划智能机器人主题立项研制的一台ＳＣＡＲＡ结构的４轴装配机器人．它采用直接驱动技术,具有较高的运动速度和定位精度,配有高性能的视觉和力觉传感器．本文介绍了精密１号装配机器人控制系统的体系结构、设计思想和功能特点．精密１号机器人控制系统以Ｉｎｔｅｌ公司的ｉＳＢＣ３８６／１２系列计算机和ｉＲＭＸⅢ实时多任务操作系统为基础,采用上、下两级分布式计算机结构．控制系统除具有一般的机器人控制器的功能外,还具有用户多任务编程、可基于视觉和力觉传感器信息控制、离线编程和图形动画仿真等特性．应用这个系统控制精密１号机器人进行了装配作业的实验     

机器人控制系统数据采集和通讯方法的实现

微创手术机器人是医疗机器人的一个重要研究领域.文中提出一种利用工控机、多个可编程多轴控制器、数据采集卡构建的机器人上层控制系统,并对系统的软件实现方案做了详细的讨论.以此方案组成的上层系统实现了系统的稳定通讯和实时控制,提高了系统可靠性,缩短了开发周期,同时大大降低了成本.由此系统实现的控制方案在临床动物实验上获得了满意的效果,从而为微创手术机器人控制系统的开发提供了一种新思路.     

网络化预测控制系统的设计和实现

网络预测控制器主要包括一个含在线辨识器的预测控制产生器和一个网络延时补偿器.他可以在没有同步延时策略的情况下克服网络控制中前向通道和反馈通道中的随机延时和丢包现象.本文通过对网络化直流电机控制系统进行在线仿真和实物实验.证明该算法的有效性.     

基于PLC的城市立体停车场控制系统设计

介绍基于PLC的立体车库控制系统的设计,以提高立体车库的运行效率和精确度.     

用于微创外科手术的遥控机器人系统研究现状及趋势

用于微创外科手术(Minimally Invasive Surgery 简称MIS)的主从式遥控机器人系统是医疗中的MIS技术与遥操作技术的结合, 本文主要对具有力觉临场感的比率遥控机器人用于MIS时的控制特点要求和控制理论技术的研究现状进行了综述,强调了用于MIS和用于生物工程、微机械等领域的遥控机器人系统在控制上的异同, 对用于MIS的比率遥控机器人系统控制中有待研究的一些关键问题提出了见解.     

基于STFT的微创手术机器人运动控制系统设计

针对微创手术机器人运动过程受到信号干扰而导致机器入主从臂控制效果差、控制精度较低的问题,提出了基于STFT的微创手术机器人运动控制系统设计;主控制器通过蓝牙的无线传输方式与主机连接,采用I/O口模拟SCI硬件流控方式,实现MCU与蓝牙通信,为系统提供基础数据;设计时钟基准电路的并联振荡模式,方便失控程序重启;根据运动控制器结构,设计预留模数转换接口,并对机器人主从操作臂展开详细分析;使用基于STFT短时傅里叶变换方法抑制外界干扰,在LM629运动控制专用集成芯片支持下设计控制流程,完成基于STFT的微创手术机器人运动控制系统设计;设计对比实验,结果表明该系统与期望主臂运动轨迹的终点坐标(10 mm,-35 mm,45 mm)和从臂运动轨迹的终点坐标(18 mm,-45 mm,25 mm)一致,能够精准控制微创手术机器人运动精度,为医学手术智能化开展提供设备支持.     

基于虚拟现实的计算机辅助立体定向神经外科手术系统

介绍了一个计算机辅助立体定向神经外科手术系统,该系统基于实时可视化绘制、机器人和虚拟现实技术,辅助医生完成立体定向神经外科手术,系统首先利用患者脑部的扫描数据重构并绘制出患者脑部的三维组织结构,为医生调整和确定手术规划提供参照。系统采用了标记点的校准方法,在手术前和手术中分别进行脑部模型和患者的坐标校准。通过机械臂的导航,使机械壁达到了手术规划规定的位置和姿态,医生利用安装在机械臂上的手术器械完成     

导管机器人系统的主从介入

传统的血管微创介入手术过程中医生在手术现场,其不可避免地遭受大量的X射线照射;并且导管的操作难度较大,对医生插管技术要求过高.针对此问题,研制了一种新型的集成有双电磁传感器的可定位导管机器人,并采用D-H法对其进行了运动学分析,同时设计了一套介入装置来代替医生进行导管操作,并通过对主从控制方法的研究实现了该系统的主从介入.在介入过程中,医生通过主手控制介入装置动作来实现导管的推/拉、旋转和弯曲操作,并可在引导图像的辅助下完成插管手术操作.实验表明,开发的可控导管具有较好的操作性能,介入装置实现了3种基本的介入操作,提高了导管的定位精度,同时主从介入方式也保证了医生在手术过程的安全性.     

柔性针的运动学建模及实验研究

针对在微创手术中传统采用的钢针的不足,如与组织作用,双方均产生较大变形,造成很大误差,严重影响治疗效果。另外在手术中常常遇到一些重要的组织和器官要避开,传统的钢针无法满足需要。本文采用带斜尖的柔性针,完全利用进针时斜尖与组织的侧向作用力使针轴产生弯转。这样不但可以更精确控制针的轨迹,而且还能绕过障碍物准确达到靶点。本文首先简化了WebsterIII等人提出的柔性针非完整约束系统的自行车模型,提出了自行车前、后轮模型。在此基础上,又提出了更符合实际的带返程度的自行车模型,并进行了运动学建模研究。以实验数据拟合了模型中各参数,同时验证了此模型的合理性和准确性。     

基于平衡VP树的快速空间配准算法

在神经外科导航系统中,空间配准技术是一项关键技术,而确定两点集中点之间的对应关系又是配准中一个不可缺少的环节。为了提高对应点对的查找效率,对经典VP树进行了平衡化处理,并由此提出了一种基于平衡VP树的快速配准新方法。在整个配准过程中,首先用奇异值分解法（Single Value Decomposition,SVD）进行初配准,然后用迭代最近点（Iterative Closest Point,ICP）方法进行精确配准。实验表明：该方法配准快捷、鲁棒性强、配准精度高（配准误差在1 mm以内）,适用于临床应用。     

Alternative Solution for a Robotic Stereotactic System

The development of robotic technology applications in the stereotactic neurosurgical method has reached the stage of high acceptation, which is the driving force for searching for other solutions. The article describes an alternative robotic system solution for stereotaxis and compares it with other known solutions. It is characterised by a minimal number of the controlled robot axes, while preserving required articulation possibilities. Since it is a non-traditional robotic architecture, the article outlines its kinematic analysis with the specification of transformation matrices for an inversion problem. At the same time, outputs from the robot computer animation, which is an indispensable aid in the development of kinematic mechanisms, are presented.     

基于腹腔微创手术机器人的主从控制技术研究

根据机器人辅助腹腔微创手术任务的特点,采用高性能工业计算机为平台,构建以PCI总线方式通讯、功能可扩展的硬件结构,设计手术机器人主从控制系统.针对传统的基于运动学反变换法的主从控制存在超越函数和存在多解而影响主从响应速度的问题,基于等效微分变换法,提出适合于术机器人的实时主从摔制算法.设计了适合手术机器人实时主从控制的...