具有力反馈的手术机器人遥操作手控制系统的研究

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微创腹腔外科手术机器人系统的诞生使微创腹腔外科手术得到了长足的进步,展现出巨大的现实意义和社会价值,也越来越受到社会各界的关注,成为医疗领域的一项重要的高科技产业。   该文针对微创腹腔外科手术机器人系统中的遥操作机械手部分进行了研究。根据项目和系统控制的需求,对遥操作机械手的运动学、动力学和静力学进行了分析和建模,设计并实现了基于CANopen协议的串行通讯控制系统,兼顾实时性和稳定性。   该文使用VC针对CANopen网络中的节点设计了类对象,并使用MFC编写了面向对象的多线程上位机控制系统软件,实现了对遥操作机械手的信息采集和临场力反馈等操作。   基于CANopen协议的遥操作机械手控制系统,通过对过程数据对象的配置和使用,大大提高了系统的实时性和可靠性,并实现了多节点的并行控制,结合遥操作机械手的力反馈的相关模型以及对电机的建模,进而在串行通讯控制系统中实现了多轴同步控制。   该文设计了模糊控制器用于实现遥操作机械手系统的平滑安全、稳定可靠的自动归零运动,并通过分析、标定和最小二乘法计算,对归零运动的误差进行了补偿。   最后通过一系列的系统实验,验证了该文所设计的控制系统具有良好的实时性和可靠性,满足微创腹腔外科手术的要求。  
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