基于CAN通訊的主從式手術(shù)機器人多機械臂控制系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、微創(chuàng)手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)相比具有切口較小，術(shù)后恢復(fù)較快，住院時間短的優(yōu)點。但是微創(chuàng)手術(shù)面臨醫(yī)生操作困難等一系列的問題，微創(chuàng)手術(shù)機器人可以很好地克服微創(chuàng)手術(shù)存在的問題，使微創(chuàng)手術(shù)更安全、更精確，擴大了微創(chuàng)手術(shù)的手術(shù)范圍。微創(chuàng)手術(shù)機器人的優(yōu)點決定了為它在未來的一段時間都將是研究的熱點。本文結(jié)合微創(chuàng)手術(shù)機器人的需求，較為系統(tǒng)地完成了微創(chuàng)手術(shù)機器人的控制系統(tǒng)，并對完成的控制系統(tǒng)進(jìn)行了性能驗證，實驗結(jié)果表明該控制系統(tǒng)基本可以滿足機器人的控制要求，運行可

2、靠，初步達(dá)到了設(shè)計要求。本文的主要工作是:
　　(1)對微創(chuàng)手術(shù)機器人的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，詳細(xì)地分析了微創(chuàng)手術(shù)機器人對控制系統(tǒng)的需求，包括輸入輸出接口需求，實時性、安全性等要求。在上述分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了微創(chuàng)手術(shù)機器人的控制方案，提出了5個多軸運動控制器和1個中央控制器的控制方案，該控制方案采用并行控制的方式，具有很好的實時性。
　　(2)對多軸運動控制器進(jìn)行了設(shè)計。對控制器的整體架構(gòu)進(jìn)行了說明，采用的是DSP+FPGA的

3、控制核心單元，保證了控制器具有較高的運算速度和豐富的邏輯資源。對數(shù)/模轉(zhuǎn)換、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、CAN通訊等功能模塊進(jìn)行了硬件電路的設(shè)計，并且在FPGA中使用Verilog HDL實現(xiàn)了底層邏輯驅(qū)動，并對各個模塊的性能進(jìn)行了測試。設(shè)計了數(shù)字和模擬接口電路，增強了控制系統(tǒng)的電平匹配性能和安全性能。至此，完成了運算速度快、邏輯資源豐富、電平匹配性能良好、通用性強的多軸運動控制器的設(shè)計。
　　(3)整體控制系統(tǒng)的搭建。設(shè)計了中央控制器，包括多種