颅颌面肿瘤放射性粒子植入手术机器人设计与实现

放射性粒子植入治疗术是目前治疗颅颌面肿瘤的一种有效手段,但存在手动植入精度低、手术时间长、医生遭受辐射等问题。为此结合手术特点和需求,设计了一种新型的颅颌面肿瘤粒子植入手术机器人,以实现机器人自动植入粒子辅助治疗颅颌面肿瘤的目的。本文设计了颅颌面肿瘤粒子植入手术机器人系统,完成了机器人本体和粒子植入装置的机构设计,建立了运动学方程并给出了机器人到达目标点的各关节运动学解。最后,设计了机器人连续自动植入粒子手术模式下的控制系统,完成了基于标记点的空间配准,实现了机器人自动植入粒子。实验表明,该机器人定位精度高,可安全有效的自动植入粒子,满足颅颌面肿瘤手术要求。     

基于光学导航的手术辅助机器人快速自标定方法

机器人末端工具TCP点的标定是提高机器人末端工具绝对定位精度的基础,因此研究快速、准确的TCP自标定方法对于手术辅助机器人的顺利应用至关重要。以光学导航为基础,结合并联机构运动学及空间坐标系变换理论,提出了1种可用于手术辅助的机器人的快速自标定方法。该方法为非接触式测量,具有校准快速、操作简便、精度高等优点。结合课题对该方法进行实验验证,实验表明:经过该方法的标定,TCP点的绝对定位精度满足手术要求。     

骨科手术机器人的协同控制方法

基于力反馈设备,通过引入虚拟约束和力反馈,介绍了能满足颅颌面整复手术需求的人机协同操作控制策略.在机器人可达工作空间内,基于模糊控制算法实现了反馈力的规划.通过对手术操作进行合理的过程规划,在模拟手术实验中实现了所提出的骨科手术机器人的人机协同操作控制策略.最后,设计了一组对比试验,验证了这种协同控制策略有效性和合理性.     

遗传算法在工业机器人控制中应用研究

在构建工业机器人实验硬件系统的基础上,对机器人控制技术进行深入的研究,忽略机器人关节间的耦合,设计单关节的PID控制器.为获取最优的控制效果,利用遗传算法进行PID参数的自整定.最后,对所设计的PID控制器进行了仿真试验,结果表明,与单纯的PID控制相比,基于遗传算法的PID控制器响应速度快,基本无超调,可满足实际作业的要求.     

工业机器人及其在机械制造业中应用50年

工业机器人这支“铁领”工人队伍进入人类历史舞台从事各类生产活动已近半个世纪。其应用首先是从机械制造业开始的,到如今第一代示教再现型工业机器人已达到普及;第二代具有一定感觉功能的工业机器人正推广应用;第三代智能机器人正在实用化。工业机器人应用领域已从机械制造业扩展到电子、电器。冶金、化工、纺织、轻工、食品等制造业部门,并不断扩展到建筑、采矿、电力、供水、供气、污水处理、农、林。牧、渔、商业、交通、邮电序宙空间、军事、海洋、抢险救灾、医疗、福利、家庭及服务行业等非制造业。机械制造业（包括汽车制造）仍…     

外科辅助手术机器人的发展及关键技术分析

目前,对于外科辅助手术机器人的研究是医疗机器人领域的研究热点.论述了使用外科辅助手术机器人的优点,介绍了外科辅助手术机器人发展历史和及国内外的研究现状,详细分析了与之相关的关键技术,探讨了外科辅助手术机器人今后的发展方向.     

超声图像导航微创手术机器人系统的设计

针对前列腺癌发病率高、手术稳定性差以及放射性粒子辐射等问题,提出了超声图像导航微创手术机器人系统。该系统主要由超声波图像导航、手术机器人和空间定位装置3个模块构成。首先,确定了机器人自由度分配与各关节工作范围,推导出机器人工作空间。其次对机器人不同位姿下的关键零部件进行力学分析。最后通过激光追踪仪精度测试实验,验证了系统中电磁定位仪和机器人机械精度,并进行了误差补偿。实验结果表明,该系统的误差小于1 mm,满足前列腺癌近距离粒子放射性治疗手术的需求。     

工业机器人的应用研究

介绍了工业机器人的发展历程、应用现状,并对工业机器人技术的未来发展趋势做出了展望。随着经济和科学技术的不断发展,生产自动化、智能化已经成为了社会发展的必然趋势,由更加智能的生产工具来代替人工进行生产也成为了生产力发展的必然要求,为了满足日益增长的生产力需求,在此前提下工业机器人应运而生。随着工业机器人技术的不断发展,工业机器人已经开始广泛的应用于社会生产的各个领域。     

机器人辅助腹腔镜手术中力感知技术的研究进展

为了推动机器人辅助腹腔镜手术中力感知技术的深入研究和临床应用,综述了其研究进展。针对有传感器的力感知,将其分为基于电信号和基于光信号两类,分析了传感器在手术器械上的位置分布、机械结构、测量范围、测量精度和电磁兼容性等关键指标,并讨论了其优势和局限;针对无传感器的力感知,将其分为基于视觉和基于动力学模型两类,并分析了其实现方法、技术障碍和误差来源。最后,展望了机器人辅助腹腔镜手术中力感知技术的发展趋势。     

工业机器人的技术发展及其应用

介绍了工业机器人的发展史,指出了机器人产业将是未来十年国内装备制造业中成长性最快的行业。同时介绍了工业机器人的分类和主要的应用领域,分析了工业机器人未来市场巨大需求的深层次原因,论述了工业机器人处于爆发式增长的必然性。在机器人研究方面,对我国工业机器人发展中亟待解决的问题进行了探讨,重点是工业机器人关键技术和基础零部件制造工艺。提出了工业机器人的发展方向和下一代工业机器人的基本构想,预测了下一代工业机器人的发展途径和发展的关键。     

多自由度病理组织取样柔性机器人研究

为简化在介入式医疗术后病理组织取样、活检中的复杂操作,设计了一种新型的取样机器人机构。通过对术后病理组织取样分析,明确设计要求并确定了机器人机构构型。对机构进行数学建模,推导出取样机器人弯曲度和控制量之间的关系,并采用XNA技术模拟出柔性取样机器人所在环境,搭建了取样机器人的控制系统。在所设计柔性机器人平台上进行取样实验,结果表明该机器人可以快速、准确地实现病理组织取样。     

一种人形机器人气动导航主动控制系统

为解决人形机器人导航控制智能化水平较低,自适应程度不高的问题,设计了一种基于北斗导航的人形机器人气动导航主动控制系统.建立了人形机器人运动学数学模型,研发了机器人气动导航控制系统,通过国家2000坐标下导航实验,对模型和系统进行了实验验证.结果表明:建立的运动学数学模型和导航控制算法是合理的,研发的气动导航主动控制系统...     

移动机器人导航算法研究

利用非线性微分动力系统稳定性理论,用点吸引子构造移动机器人奔向目标行为和用点排斥子构造避障行为两种行为模式,将奔向目标行为和避障行为相结合,使机器人能够根据所处环境的变化,通过行为模式权值的调整实现行为间的竞争;分析了系统稳定的基本条件,建立了基于动态方法的智能机器人行为动态导航模型;运用立体双目视觉构建局部地图,通过计算机实例仿真,验证了该机器人导航模型的可行性。仿真结果表明:该模型可以满足较为复杂未知动态环境中的导航和目标跟踪要求。     

工业机器人应用技术实验实训室建设与研究

主要从工业机器人应用技术实验实训室软、硬件建设与实验实训项目体系构建等方面进行研究探讨,针对项目开发中的技术要点展开分析,对项目体系工作流程进行了详细阐述,概述了实验实训项目开发中的应用体会。     

机器人沿墙声纳导航的研究

为实现机器人的室内导航,本文提出了一种基于声纳传感器的沿墙导航方法。算法对室内典型结构和机器人可能存在的状态进行了建模,通过声纳传感器阵列所获知的外部数据判断机器人当前状态,应用有限状态机实现了机器人各种运行状态的相互转移。实验结果表明,该方法可以有效地应用于机器人室内导航,对各种室内典型结构的组合、变换具有较高的适应性。     

基于磁钉阵列的牛舍清洁机器人导航系统研究

针对无人机器人牛舍清洁的需求,提出一种基于机器人模型、磁钉修正算法、纯跟踪算法的导航控制系统。因机器人模型受外界干扰大,单纯靠模型实时定位存在累计误差,故在机器人移动的路径上,每隔一段距离设计1个磁钉,在磁钉位置修正机器人的位置误差,并利用纯跟踪算法精确按照设定路径运行。该系统利用机器人模型计算实时航向值替代磁力计,降低硬件成本,且在工程上易于实现。     

基于模糊算法的移动机器人导航

给出了一种在移动机器人导航中基于超声传感器的模糊避障算法。通过此算法,降低障碍物幻影的干扰。在仿真和真实环境下,实验结果都表明该算法可行有效。     

支撑喉镜下喉部手术机器人运动学模型与控制系统设计

首先简要介绍了机器人的机构原理,并进行了机器人从操作手在手术过程中的运动学分析,包括从手末端工具进出喉镜的直线运动分析和工具在喉镜下进行手术的运动学分析;其次,分别建立了主操作手与从操作手的运动学模型,提出了工具在支撑喉镜下运动的主从对应运动学模型;最后设计完成了机器人控制系统,并进行了动物实验研究.     

室内移动机器人导航系统研究与实现

实现了一种低成本高性能室内移动机器人导航系统。针对 Cartographer 算法使用激光雷达数据在室内 Long-Corridor 场景下建图的局部匹配错误导致定位不准的问题,使用扩展卡尔曼滤波融合激光雷达、里程计和惯性测量单元 3 种数据进行位姿估计,得到较为精准的定位,可有效提高建图精度;针对传统 AMCL 算法重定位耗时长的问题,采用基于扫描匹配的重定位方法,通过将当前 Scan 与 Submap 进行匹配,降低了扫描匹配方法的重定位耗时;针对 A * 全局规划算法路径搜索时间长、拐点较多的问题,提出一种改进 A * 算法,通过优化启发函数和增加拐角优化函数,缩短了算法搜索时间,同时去除了冗余拐点。结果表明,重定位耗时减少 80.43% ,改进 A * 算法搜索时间减少 22.79% 。     

符号计算在机器人运动学求解中的应用

用符号计算和析配消元法获得了6R工业机器人逆运动学的通用求解算法。由于经符号计算推导出的运动学解析解不仅求解速度快，而且对于工业机器人具有通用性，故符号计算可大大提高机器人仿真和离线编程系统运动学模块的通用性。