用于髓内钉锁钉手术的矫形外科机器人系统

介绍了一套用于髓内钉远端锁钉的矫形外科机器人系统.给出了其结构和功能、视觉标定方法，并对机器人的结构特点、运动学及其控制结构进行了详细的分析说明．     

一种骨外科手术机器人的图像导航方法

精确目标定位和手术路径规划是将机器人用于长骨骨折内固定手术中的关键技术．文中使用了局部法对X光图像进行畸变校正；并提出了一种基于几何模型的对准方法，得到一条能够穿过髓内钉远端孔的路径，从而引导串联机器人锁定髓内钉．实验表明，该导航方法仅需一张X光图像，有足够的定位精度和稳定性，可大大减少手术时间，降低医生所受辐射剂量．     

一种骨外科手术机器入的图像导航方法

精确目标定位和手术路径规划是将机器人用于长骨骨折内固定手术中的关键技术.文中使用了局部法对X光图像进行畸变校正;并提出了一种基于几何模型的对准方法,得到一条能够穿过髓内钉远端孔的路径,从而引导串联机器人锁定髓内钉.实验表明,该导航方法仅需一张X光图像,有足够的定位精度和稳定性,可大大减少手术时间,降低医生所受辐射剂量.     

双平面导航机器人系统在不同骨科适应症中的应用研究

从双平面定位算法和模块化导航机器人两方面阐述了双平面导航机器人系统．该系统通过对映射算法和导航机器人结构的调整,来适应不同的骨科适应症．本文从工作空间、投影模型、定位算法、临床实验及评价指标等方面介绍了双平面导航机器人系统在胫骨髓内钉、股骨髓内钉、股骨颈空心钉和骨盆骶髂关节螺钉这四种不同的骨科手术适应症中的应用研究情况．     

基于 BP神经网络的 X光图像畸变校正技术的研究 *

为解决基于图像导航的机器人辅助外科手术过程中 X光图像的畸变特性问题 ,提出了一种新型的基于 BP神经网络的 X光畸变图像校正方法。该方法首先从一个标准模板的 X光畸变图像中提取标定样本位置信息作为神经网络输入 ,以模板的标定样本真实位置信息为神经网络输出 ,构建 BP神经网络。该 BP神经网络能够实现畸变图像与真实模板之间的映射关系 ,从而达到图像畸变校正的目的。最后通过机器人辅助髓内钉锁孔实验对该方法进行了实验验证 ,证明了该方法的有效性。     

排爆作业机器人模拟训练系统研究

介绍了一种排爆机器人模拟训练系统．该系统提供了友好的人机交互界面,使操作人员可以进行各种模拟训练,并提高操作水平．重点介绍了该模拟训练系统的体系结构及关键实现技术,包括排爆机器人及其工作环境的建模方法、机器人运动学和动力学简化模型、碰撞检测和技能评定等．通过实验,证明了该模拟训练系统的可行性和有效性．     

机器人仿生面部系统研究综述

机器人仿生面部系统是近几年机器人研究领域较活跃并引起广泛兴趣的研究方向之 一．本文综合分析了在机器人仿生面部系统的制造及其表情的产生等方面的研究现状，并对 该领域未来的研究重点、发展方向作出了展望．     

基于术中X线片的髓内钉远端孔深度学习定位方法

通过深度特征提取与髓内钉孔轴线深度回归,基于术中2张不同角度X线片,提出一种精准定位髓内钉远端孔的方法.首先通过目标检测算法提取X线片中的髓内钉轮廓,使用深度神经网络预测远端孔轴线在二维成像平面中的投影;然后根据双平面相交的方法,初步确定远端孔的空间位姿;最后利用髓内钉轮廓信息,使用协方差矩阵自适应进化策略算法进行位姿迭代修正.将所提方法计算得到的远端孔轴线与真实远端孔轴线进行比较的实验结果表明,在模拟环境中,两轴线平均距离误差为0.34 mm,平均角度误差为0.35°;在临床环境中,两轴线平均距离误差为0.68 mm,平均角度误差为0.72°.该方法能够满足髓内钉手术中远端孔精准定位的临床需求,可有效地提高髓内钉远端锁钉术中定位效率.     

分布式多机器人通信仿真系统

针对目前多机器人通信仿真系统较少的问题,进行了多机器人通信仿真系统的设计研究．提出的多移动机器人通信仿真系统设计方案,侧重于反映通信网络的拓扑变化情况,以及多个机器人之间是如何进行通信的．仿真系统预留了机器人控制算法的接口,便于结合机器人避碰、任务分配、连通覆盖等进行综合研究．多机器人覆盖研究是目前多移动机器人和无线传感器网络中的一个研究热点,针对这个问题,采用了虚拟力分配策略,使得多机器人在保持连通性的同时尽可能大地覆盖某一区域,最后以六边形覆盖为约束条件进行了区域覆盖,并实现了该仿真系统的原型．实验表明,该仿真系统能准确地模拟多机器人在保持相互通信的情况下,达到最大化的区域覆盖．证实了基于虚拟力覆盖策略的有效性．     

基于Hopfield 网络的柔性两轮自平衡机器人控制

用弹簧模仿人的腰椎,采用LQR 成功实现了机器人实物控制．针对柔性两轮自平衡机器人的姿态控 制,提出了一种基于联想学习的离散Hopfield 网络实现方法,以生物学习控制方式实现柔性两轮自平衡机器人在姿 态控制上的自适应、自组织能力．针对非线性、强耦合的柔性机器人系统,首先定义了合理的能量变化函数,并运用 柔性机器人动力学方程设计了满足该动态过程的Hopfield 网络控制器,然后分析了该控制器的收敛性．仿真实验表 明了该方法的有效性和系统的稳定性．对实验结果进行详细分析,表明了系统姿态控制器设计的合理性和有效性．     

基于视觉定位的脑外科机器人坐标变换问题研究

视觉定位脑外科手术机器人是近年来发展起来的一种新型医疗机器人。该文首先介绍了整个视觉定位脑外科手术机器人系统的构成和手术过程,随后在传统的通过机器人机械臂点取病人头部四个标记点来建立机器人坐标系与患者头部仿射坐标系之间转换关系的基础上,引入视觉定位功能,通过双目视觉建立起机器人坐标系与患者仿射坐标系之间的关系,从而在根本上提高了系统的机器人坐标系,患者仿射坐标系,3维模型坐标系以及世界坐标系之间的转换精度,有利于进一步的机器人精确手术实现。     

开放式三自由度全方位移动机器人实验平台

随着机器人应用的不断发展，移动机器人逐渐成为一个十分活跃的分支，尤其是移 动机器人作为自主智能控制的实验平台，对其控制系统的开放性提出了越来越高的要求．本 文就我们自行设计的面向用户的移动机器人硬件系统和相应的软件平台框架做一下较全面的 介绍，并着重分析软件控制系统的开放性．本系统作为开放的实验平台和教学机器人是适宜 的．     

The study of path error for an omnidirectional home care mobile robot

The first objective of this research was to develop an omnidirectional home care mobile robot. A PC-based controller controls the mobile robot platform. This service mobile robot is equipped with an “indoor positioning system” and an obstacle avoidance system. The indoor positioning system is used for rapid and precise positioning and guidance of the mobile robot. The obstacle avoidance system can detect static and dynamic obstacles. In order to understand the stability of a three-wheeled omnidirectional mobile robot, we carried out some experiments to measure the rectangular and circular path errors of the proposed mobile robot in this research. From the experimental results, we found that the path error was smaller with the guidance of the localization system. The mobile robot can also return to its starting point. The localization system can successfully maintain the robot’s heading angle along a circular path.     

一个先进的工业机器人计算机控制系统—ARCS

随着工业机器人及其应用的不断发展,要求一个强有力的计算机系统来控制它的工作,并具有灵活、方便的机器人编程语言.本文系统地介绍了我们自行设计并实现的一个先进的机器人控制系统——ARCS.该系统主要包括两部分:(1)一个实时多任务的机器人控制软件SVAL系统,该系统支持一种通用性较强的机器人编程语言——SVAL语言.(2)一个支持该软件系统工作的、具有开放式结构的硬件环境.ARCS系统具有良好的实时性、可扩展性及基于外部传感器信号进行控制的能力.由于该系统的开放式结构.使其根据不同要求可方便地增删其功能,并可控制不同类型的机器人.我们已成功地实现对PUMA760机器人的控制,并在其上引入了力觉与接近觉的传感器,采样时间可缩短到16ms.一年多的运行结果证明,该系统稳定可靠,性能良好,现在正向产品转化.     

基于PLC的神经外科机器人控制系统研究

结合医疗外科机器人的应用环境,在比较不同外科机器人控制系统的特点的基础上,提出了基于PLC的神经外科机器人控制系统的设计方法．根据系统需要完成的任务特点,确定了硬件构架和软件体系．分析了控制系统涉及的几个关键问题,根据临床手术的需求,详细讨论了系统实施的安全策略、提高系统定位精度的措施以及不能采用示教编程控制方式的原因．经过多例临床实验,验证该机器人操作方便、性能稳定,可以弥补医疗机器人系统安全性不高、手术效率低、维护难度大、成本高等缺陷．     

ROS下基于EtherCAT的串联机器人控制系统

针对传统工业串联机器人控制系统大多面向特定对象,系统开发工作量大,可移植性差,代码复用率低等不足,提出了采用开源机器人操作系统(ROS)为平台,利用开源IgH EtherCAT主站实现控制系统和驱动器Ethercat通信,通过建立统一机器人描述格式(URDF)模型,结合moveit!提供的开源运动规划库(OMPL)进行上层运动规划,设计开发了具有开放性、可移植性和可扩展性高的机器人运动控制系统.使用快速扩展随机树(RRT)相关算法对控制系统进行试验验证,结果表明:控制系统能够有效完成运动控制并适用于其他类型的机器人.     

输电线路巡检机器人远程测控系统的研究与实现

开发了一种针对输电线路巡检机器人的新型远程测控系统.该系统通过与机器人本地控制器的实时通信和多线程技术实现机器人姿态监控和机器视觉检测.通过对机器人控制器发送命令和接收数据实现对机器人的人工遥操作;采用Matlab Script节点实现Matlab与LabVIEW混合编程,完成机器人质心和多关节姿态的计算,采用共享数据库方式调用基于Visual Prolog开发的机器人行为规划应用程序,实现机器人姿态自主控制.实验结果表明,该远程测控系统运行可靠,实时性强,具有良好的人机交互能力.     

基于MatlabRTW的排爆机器人控制系统

本文提出一种基于Matlab语言的排爆机器人控制系统的设计方案,使用SIMLINK仿真工具,分别设计了控制系统框图、控制信息流程图,并通过xPC目标系统实现了该机器人实时控制系统。实验结果表明,该控制系统能满足机器人自动抓取目标物体的实际要求。