機(jī)器人技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用帶動(dòng)了醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人的研究,醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人可以輔助醫(yī)生更好的進(jìn)行手術(shù),使用它可以實(shí)現(xiàn)比手更加精細(xì)的動(dòng)作,達(dá)到更好的手術(shù)效果,醫(yī)療機(jī)器人是未來手術(shù)的發(fā)展方向。針對(duì)醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人在使用時(shí)存在過分穿刺以及抖動(dòng)補(bǔ)償?shù)膯栴},本文根據(jù)手術(shù)機(jī)器人的模型和使用場(chǎng)景,提出了一種基于陀螺儀和加速度計(jì)的誤差計(jì)算和補(bǔ)償方法,該方法以坐標(biāo)系之間的關(guān)系為基礎(chǔ)識(shí)別動(dòng)作與誤差并進(jìn)行補(bǔ)償。通過對(duì)組織應(yīng)變特性的具體分析,提出使用基于最小二乘法的壓力傳感器預(yù)測(cè)反饋控制方法,基于該方法的控制策略符合人體組織的力學(xué)特性,能夠?qū)崿F(xiàn)手術(shù)機(jī)器人在使用中實(shí)時(shí)的壓力反饋功能。本文以自主設(shè)計(jì)的全角度微型手術(shù)機(jī)器人模型為被控對(duì)象,簡(jiǎn)要介紹全角度微型手術(shù)機(jī)器人物理結(jié)構(gòu),然后使用仿真軟件建立手術(shù)機(jī)器人的DH模型對(duì)設(shè)計(jì)的手術(shù)機(jī)器人模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,驗(yàn)證模型在使用場(chǎng)景下能夠完成特定的動(dòng)作,根據(jù)已有的電機(jī)控制設(shè)計(jì)預(yù)估手術(shù)機(jī)器人的使用誤差。然后,選取基于STM32F407芯片的運(yùn)動(dòng)控制板,根據(jù)控制板選擇驅(qū)動(dòng)器、傳感器等硬件完成電路的搭建。在此基礎(chǔ)之上,編寫下位機(jī)控制軟件、機(jī)器人姿態(tài)穩(wěn)定控制程序和壓力反饋控制程序。設(shè)計(jì)了用...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文主要研究?jī)?nèi)容以及章節(jié)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 全角度微型手術(shù)機(jī)器人的建模仿真
    2.1 引言
    2.2 機(jī)器人模型介紹
    2.3 機(jī)器人的DH模型
        2.3.1 模型的建立
        2.3.2 手術(shù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解與逆解
    2.4 手術(shù)機(jī)器人空間軌跡的仿真
    2.5 組織建模以及壓力反饋控制仿真
    2.6 本章小結(jié)
第三章 機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
    3.1 引言
    3.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案
    3.3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案
    3.4 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案
    3.5 反饋控制流程
    3.6 壓力傳感器數(shù)值與機(jī)器人控制動(dòng)作的邏輯關(guān)系
    3.7 本章小結(jié)
第四章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 主控制芯片的選擇
    4.3 STM32主控板硬件資源以及原理圖
    4.4 時(shí)鐘模塊的電路設(shè)計(jì)
    4.5 主控板電源接口電路以及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)
    4.6 存儲(chǔ)器模塊的電路設(shè)計(jì)
    4.7 壓力傳感器模塊
    4.8 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器介紹
    4.9 編碼器接口
    4.10 四路步進(jìn)電機(jī)控制接口
    4.11 仿真器接口原理圖
    4.12 通用輸入輸出IO口
    4.13 RS232串口通訊
    4.14 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊
    4.15 MPU6050模塊
    4.16 本章小結(jié)
第五章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 系統(tǒng)軟件框架
    5.3 上位機(jī)控制界面及其實(shí)現(xiàn)說明
    5.4 STM32啟動(dòng)流程的分析
    5.5 下位機(jī)控制軟件的實(shí)現(xiàn)及其說明
    5.6 電機(jī)控制方案以及代碼實(shí)現(xiàn)
        5.6.1 驅(qū)動(dòng)器相關(guān)GPIO初始化配置
        5.6.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定理論依據(jù)以及輸出相關(guān)配置
    5.7 編碼器的角度讀取
    5.8 壓力傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換配置
    5.9 時(shí)間序列分析-基于最小二乘法的壓力傳感器數(shù)值預(yù)測(cè)
    5.10 姿態(tài)穩(wěn)定
        5.10.1 姿態(tài)穩(wěn)定研究
        5.10.2 姿態(tài)穩(wěn)定仿真及其程序?qū)崿F(xiàn)
    5.11 系統(tǒng)時(shí)鐘配置程序
    5.12 RS232 通信功能引腳GPIO初始化
    5.13 MPU6050配置與操作函數(shù)
    5.14 本章小結(jié)
第六章 實(shí)驗(yàn)與調(diào)試
    6.1 引言
    6.2 系統(tǒng)整體硬件連接
    6.3 單步模式控制實(shí)驗(yàn)
    6.4 連動(dòng)模式控制實(shí)驗(yàn)
    6.5 姿態(tài)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果



本文編號(hào)：3837199