具有虛擬向?qū)У闹鲝尼t(yī)療機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)手術(shù)都是通過大切口進(jìn)入到病人體內(nèi)需要治療的部位,這種方法一般稱為開放性手術(shù)。微創(chuàng)手術(shù)是通過大約1cm的小切口將內(nèi)窺鏡和長的器械插入體腔的一種可以替代傳統(tǒng)手術(shù)的新方法。和傳統(tǒng)手術(shù)相比,由于切口尺寸較小,微創(chuàng)手術(shù)減少了病人的創(chuàng)傷,減輕了術(shù)后疼痛,縮短了住院時間。盡管它有以上優(yōu)點,對于手術(shù)醫(yī)生而言,也存在一些缺點,例如缺乏靈活性和臨場感差等。
　　為了克服上述問題,本文設(shè)計了一種機(jī)器人輔助遙操作醫(yī)療手術(shù)系統(tǒng),并且提出了具有虛擬向?qū)Ч?/p>

2、能的雙向控制策略。雙向遙操作是人類直接控制具有力覺或觸覺反饋的遠(yuǎn)程機(jī)器人的方法;虛擬向?qū)且环N引導(dǎo)模式,通過軟件產(chǎn)生的虛擬力或者額外的運(yùn)動命令去輔助機(jī)器人完成遙操作任務(wù)。
　　本系統(tǒng)設(shè)計是基于主從操作模式,由SenSable-Technologies公司生產(chǎn)的力反饋操作手Phantom Omni作為控制端主機(jī)器人,操作端采用安裝了力傳感器的6自由度從機(jī)器人?？刂葡到y(tǒng)采用二級計算機(jī)分級控制方式,上級PC機(jī)是本系統(tǒng)的核心部分,負(fù)責(zé)算法

3、實現(xiàn)和整個系統(tǒng)管理;下級 DMC-2183運(yùn)動控制卡負(fù)責(zé)所有關(guān)節(jié)的位置伺服控制。
　　首先,本文設(shè)計了基于PC機(jī)和DMC-2183的開放式硬件平臺,同時采用面向?qū)ο蟮乃枷?使用C/C++編程語言設(shè)計了基于WINDOWS XP操作系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)。其次,進(jìn)行了機(jī)器人運(yùn)動學(xué)建模、正逆解和雅克比矩陣的求解,并設(shè)計了示教再現(xiàn)模塊和力采集模塊。最后,在VS2005環(huán)境下對雙向控制和虛擬向?qū)У人惴ㄟM(jìn)行編程。其中,雙向控制是將傳統(tǒng)的P-P控制算法