近年來,在科技蓬勃發(fā)展的同時,不規(guī)律的生活習慣使越來越多的人們被心腦血管疾病所困擾。由于傳統(tǒng)的手術(shù)治療具有輻射傷害大、術(shù)后創(chuàng)口大且恢復緩慢的缺點,而微創(chuàng)手術(shù)獨有的特點使其可以克服傳統(tǒng)手術(shù)治療的不足,從而成為了醫(yī)學界關(guān)注的熱點。將微創(chuàng)手術(shù)與機器人技術(shù)結(jié)合起來已經(jīng)是醫(yī)學界的主流發(fā)展趨勢,有著廣闊的發(fā)展前景。血管機器人是針對心腦血管疾病問題嘗試的一種新方法,在血管機器人的輔助下可以大量減少傳統(tǒng)手術(shù)帶來的傷害,因而對血管機器人的研究逐漸演變?yōu)獒t(yī)學界的重要研究方向。本文選取血管機器人為研究對象,該機器人具有螺旋尾部結(jié)構(gòu),具有較好的動力性能。為了精確描述血管機器人平移,旋轉(zhuǎn),俯仰等多種運動模式,建立了血管機器人運動學及動力學模型,設(shè)計視重補償器來抵消視重力的下沉偏移作用,設(shè)計滑�？刂破骷白赃m應(yīng)滑模控制器,證明控制器的穩(wěn)定性并進行仿真驗證。首先,考慮到血管機器人的姿態(tài)軌跡耦合影響,利用對偶四元數(shù)理論對血管機器人的姿態(tài)運動與軌跡運動同時進行描述,建立了血管機器人姿態(tài)軌跡一體化的運動學和動力學模型。相較于其他的運動描述方法,用對偶四元數(shù)對血管機器人進行建模描述形式更為精煉,降低了數(shù)據(jù)運算難度。其次,針對... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 血管機器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 血管機器人國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 血管機器人國外研究現(xiàn)狀
    1.3 磁控機器人外磁場與控制策略研究現(xiàn)狀
        1.3.1 磁控機器人外磁場研究現(xiàn)狀
        1.3.2 磁控機器人控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.4 研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 血管機器人姿軌一體化運動學和動力學建模
    2.1 引言
    2.2 磁驅(qū)動原理
        2.2.1 三維旋轉(zhuǎn)磁場生成原理
        2.2.2 磁控血管機器人驅(qū)動原理
    2.3 坐標系定義
    2.4 四元數(shù)
        2.4.1 四元數(shù)定義與基本運算
        2.4.2 基于單位四元數(shù)的血管機器人姿態(tài)運動學建模
    2.5 對偶數(shù)及其相關(guān)理論
        2.5.1 對偶數(shù)
        2.5.2 對偶矢量
        2.5.3 對偶質(zhì)量與對偶動量
    2.6 對偶四元數(shù)
        2.6.1 對偶四元數(shù)及其基本運算
        2.6.2 基于對偶四元數(shù)的血管機器人姿軌一體化運動學方程
        2.6.3 基于對偶四元數(shù)的血管機器人姿軌一體化動力學方程
    2.7 本章小結(jié)
第3章 血管機器人姿軌一體化滑模變結(jié)構(gòu)控制
    3.1 引言
    3.2 視重補償器設(shè)計
    3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計
        3.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理
        3.3.2 血管機器人姿軌一體化滑模控制器設(shè)計
    3.4 滑�？刂破鞣�(wěn)定性證明
    3.5 姿態(tài)軌跡運動仿真結(jié)果分析
        3.5.1 直線型運動軌跡跟蹤
        3.5.2 曲線型運動軌跡跟蹤
    3.6 本章小結(jié)
第4章 血管機器人姿軌一體化自適應(yīng)滑模控制
    4.1 引言
    4.2 自適應(yīng)滑�？刂破髟O(shè)計
    4.3 自適應(yīng)滑�？刂破鞣�(wěn)定性證明
    4.4 姿態(tài)軌跡運動仿真結(jié)果分析
        4.4.1 直線型運動軌跡跟蹤
        4.4.2 曲線型運動軌跡跟蹤
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 研究展望
參考文獻
作者簡介及在學期間科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]血管結(jié)構(gòu)對血管機器人外流場的影響研究[J]. 江帆,黃春燕,王一軍,胡一丹.  科學技術(shù)與工程. 2014(02)
[3]不同血管條件下的血管機器人外流場對比分析[J]. 江帆,黃春燕,區(qū)嘉潔,龍云.  廣州大學學報(自然科學版). 2013(06)
[4]螺旋驅(qū)動血管機器人外結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[J]. 江帆,黃春燕,楊鵬海,龍云.  寧夏大學學報(自然科學版). 2013(04)
[5]膠囊機器人彎曲環(huán)境內(nèi)萬向旋轉(zhuǎn)磁矢量控制原理[J]. 張永順,王娜,杜春雨,孫穎,王殿龍.  中國科學:技術(shù)科學. 2013(03)
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博士論文
[1]航天器姿軌一體化動力學建模、控制與導航方法研究[D]. 王劍穎.哈爾濱工業(yè)大學 2013

碩士論文
[1]螺旋型血管機器人建模及軌跡跟蹤控制方法研究[D]. 韓陽.吉林大學 2019
[2]航天器姿軌系統(tǒng)自抗擾控制方法研究[D]. 蘇琳琳.吉林大學 2019
[3]螺旋形血管機器人建模及控制方法研究[D]. 劉月.吉林大學 2018
[4]基于三維可變磁場微機器人磁驅(qū)動控制技術(shù)的研究[D]. 宋時間.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[5]空間萬向旋轉(zhuǎn)磁場疊加參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[D]. 董昌華.大連理工大學 2016
[6]微型機器人外磁場驅(qū)動理論及實現(xiàn)方法研究[D]. 朱淑強.東北大學 2013
[7]基于對偶四元數(shù)的航天器姿軌一體化動力學建模與控制[D]. 張洪珠.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[8]磁控微型機器人驅(qū)動控制特性的研究[D]. 張瑞俠.大連理工大學 2005



本文編號：3688155