【摘 要】
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微创手术机器人,在主从控制式机械臂以及其他辅助机构的帮助下,使医生在能够避免长时间站立的同时,不需要把持腹腔镜,大大降低了医生的疲劳程度。微创手术机器人的术前摆位控制对于整台微创手术来说,是成功进行微创手术的前提条件,机器人的各个电机一般都会经过减速比很大的谐波减速器进行减速,这就直接导致了各个关节的摩擦力矩很大,同时各关节在运转过程中都会受惯性运动,科氏力,向心力以及重力等的共同作用,使得术前力
【基金项目】
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自主课题《基于智能视觉分析的微创手术机器人自主控制技术研究》(课题编号:SKLRS202009B);
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微创手术机器人,在主从控制式机械臂以及其他辅助机构的帮助下,使医生在能够避免长时间站立的同时,不需要把持腹腔镜,大大降低了医生的疲劳程度。微创手术机器人的术前摆位控制对于整台微创手术来说,是成功进行微创手术的前提条件,机器人的各个电机一般都会经过减速比很大的谐波减速器进行减速,这就直接导致了各个关节的摩擦力矩很大,同时各关节在运转过程中都会受惯性运动,科氏力,向心力以及重力等的共同作用,使得术前力摆位控制会受到很大的阻力矩影响。所以,本论文对微创手术机器人的术前力摆位控制性能与方法进行了研究。本文通过对微创手术机器人远心机构进行动力学建模,同步采集远心机构在运动过程中的位置、速度及力矩数据,计算系统参数,完成了系统参数的离线辨识,建立起了能够便于进行力摆位控制的力学系统。采用手术前先确定的单关节活动轨迹,并利用遗忘因子递推最小二乘法,通过收集运动信息并进行磨擦系数识别,为手术中患者力摆位控制提出了新的参数集,并且可以在收集更多关节轨迹参数时,重新选取参数并通过递推最小二乘法进行在线摩擦系数识别,实现了实时更新摩擦参数的目的。在此基础上,设计了两种术前力摆位控制系统启动方式,通过仿真验证了术前力摆位控制系统的安全性及有效性,通过改变摩擦参数,验证了加入摩擦在线辨识模块后,术前力摆位控制系统的优越性。研究出了一套安全可靠,响应速度快的术前力摆位控制方法,为进一步的研究探明了方向,同时可以借鉴到其他机器人系统的力摆位控制过程中。
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