基于游憩需求的南京夫子庙游憩商业区功能结构分析

随着城市经济的发展和人们游憩时间的增多．城市游憩商业区（RBD）建设越来越受重视。选取发展相对成熟的南京夫子庙RBD作为研究对象．通过问卷调查获得游憩者需求数据．采用主成分分析法对南京夫子庙RBD的游憩需求进行分析．得出其游憩需求主要为精神需求、智力需求商品需求、购物环境需求、缓解压力需求和社会交际需求6个方面．并运用功能密度指数对南京夫子庙RBD的功能结构特点进行探讨．发现其存在忽视旅游功能建设、功能集聚程度不够等方面的不足．进而提出如何根据游憩者的需求改善夫子庙RBD功能结构的建议。     

手术微器械盲孔特征的腹腔镜视野自动调节方法

在机器人辅助微创外科手术中,为了使机器人分担更多手术操作任务,提高其自主性,从而减少医生手术压力,提高手术效率,本文提出一种基于手术微器械类似盲孔特征的腹腔镜视野自动调节方法,可为医生提供最佳的手术视野。结合腹腔镜成像坐标系、相机坐标系及持镜臂各关节坐标系,采用D-H法推导出运动成像关系,通过机器视觉算法捕捉手术微器械类似盲孔特征,获取在图像坐标系中的大小和位置,结合上述运动成像关系和手术微器械的相对大小及位置,制定腹腔镜视野自动调节规则,在腹腔手术机器人样机上进行实验。实验证明了本方法能够完成腹腔镜视野的自动调节,验证了本方法的正确性和优越性。     

基于微创外科手术机器人操作手的夹持灵活度研究

为了反映外科手术机器人六自由度操作手的指尖在夹持点对物体的夹持能力,分析了夹持时指尖的姿态、夹持物的姿态及两者的关系．推导了指尖在夹持点对处于任意姿态的物体进行夹持时所需姿态的解析表达式,并借助姿态球给出了夹持灵活度的定义．研究了本机构工作空间中离散点的夹持灵活度,确定了指尖夹持的灵活空间,并通过SimMechanics进行了仿真验证．     

一类不满足Pieper准则的机器人逆运动学解析解获取方法

当机器人构型不满足Pieper准则的时候,传统的运动学建模方法通常无法求出机器人逆运动学解析解.针对不满足Pieper准则的机器人构型,基于相邻关节轴换位前后正运动学结果不变的准则,提出一种全新的运动学建模方法——相邻关节轴建立顺序换位法,并给出了适用该方法的机器人构型条件.以一种不满足Pieper准则的微创腹腔手术机器人为例,应用该方法求解出其精确的解析解,并通过Matlab Simulink仿真验证了该方法的正确性.     

基于关节转角估计器的绳驱动手术微器械位置全闭环控制

手术机器人微器械末端空间狭小,无法安装角度检测传感器,不能进行位置全闭环控制．针对这个问题,提出了一种基于关节转角估计器的闭环控制方法．首先设计了4自由度微器械驱动方案,搭建了手术机器人微器械单关节原理样机实验系统,并基于绳驱动系统的动力学分析设计了关节转角估计器．利用动力学参数辨识的方法给出了关节转角估计器的参数,并通过实验数据分析给出了转角估计器的简化和修正模型．实验结果说明关节转角估计器的输出精度可以达到0.38°．最后以转角估计器的输出值作为反馈信号对微器械关节转角进行了闭环控制实验．结果表明,当系统自由运动时微器械关节转角的最大跟随误差为0.734°;当微器械末端加载1.5N的外力时,关节转角估计器的精度是0.59°,最大跟随误差是1.112°．这些说明本文提出的关节转角闭环控制方法具有比较高的控制精度．     

面向虚拟手术的碰撞检测优化算法

为了提高虚拟手术仿真系统中碰撞检测算法的效率,基于混合包围盒碰撞检测法,提出了一种快速的碰撞检测优化算法。首先利用S-AABB上层包围盒进行粗略碰撞检测,然后利用球包围盒进行底层精确碰撞检测,并采用2种优化方法代替传统上建立层次二叉树的过程。采用分区域碰撞检测法,使每次检测只是针对某一个区域内的单元体,有效地提高了碰撞检测效率;采用预测碰撞检测法,当碰撞连续发生时,预测出即将可能发生碰撞的单元体,只是针对这些单元体进行碰撞检测。最后通过实验数据,证明了该碰撞检测算法及其优化方法的有效性及其快速性。     

并联机构雅可比矩阵的新式解法

介绍了并联机器人雅可比矩阵的两种新式解法：矢量构造法、基于符号运算的微分构造法。由于采用构造的方式计算雅克比矩阵，避免了以往对反解方程直接求导的计算方式，从而使雅克比矩阵的计算大为简化，另外利用计算机强大的计算功能，采用符号运算的方式也很方便。文中以6-PSS结构并联机器人为立，计算结果表明：这两种方法计算简单、准确、在工程应用中具有很强的实用性。