本文關(guān)鍵詞：面向外科手術(shù)的力反饋型遙操作主手研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2010年

面向外科手術(shù)的力反饋型遙操作主手研究

李長軍  

【摘要】： 隨著遙操作機器人在外科手術(shù)中應(yīng)用的不斷發(fā)展,力反饋主手發(fā)揮著越來越重要的作用。力反饋主手是遙操作過程中的關(guān)鍵部件,是從端機械手進行實時運動控制的輸入設(shè)備,又是反映從端機械手與環(huán)境之間相互作用力的一種力覺輸出設(shè)備。本文結(jié)合國家“863”計劃項目“微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機器人”并基于國內(nèi)外力反饋主手的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,對面向外科手術(shù)的力反饋型遙操作主手進行研究。 首先根據(jù)主手性能指標與主手設(shè)計原則,按照外科手術(shù)機器人機械臂運動特點把力反饋主手設(shè)計為串并聯(lián)混合型結(jié)構(gòu),并進行了自由度的相應(yīng)配置,選擇了并聯(lián)機構(gòu)和串聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型,對3-RUU并聯(lián)機構(gòu)進行了運動學(xué)及靜力學(xué)分析,給出了串聯(lián)機構(gòu)的正解表達式和主手整體正解表達式。 其次根據(jù)主手運動學(xué)及并聯(lián)機構(gòu)靜力學(xué)特點,對主手的各組成部分進行了機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括基座、并聯(lián)機構(gòu)、串聯(lián)機構(gòu)、夾持機構(gòu)等,完成了力反饋主手虛擬裝配及靜剛度分析。完成了力反饋主手實際裝配。 最后結(jié)合力反饋主手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計及在腹腔鏡手術(shù)中的應(yīng)用要求,完成了三維力反饋電機和夾持力反饋電機的選型,設(shè)計了主手的控制系統(tǒng),搭建了控制系統(tǒng)硬件,編寫了基于控制卡的力反饋主手控制程序,完成了三維力反饋實驗、夾持力反饋實驗、重力補償實驗,并對實驗過程和實驗結(jié)果進行了分析。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP242.2
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-8

第1章 緒論8-19

1.1 引言8

1.2 遙操作機器人的研究現(xiàn)狀8-9

1.3 遙操作外科手術(shù)機器人的研究現(xiàn)狀9-11

1.4 主手的發(fā)展現(xiàn)狀11-17

1.4.1 主手國外研究現(xiàn)狀11-15

1.4.2 主手國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17

1.5 課題背景及研究的目的和內(nèi)容17-19

第2章 主手設(shè)計及分析19-36

2.1 引言19

2.2 主手構(gòu)型選擇與自由度配置19-22

2.3 并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)分析22-31

2.3.1 并聯(lián)機構(gòu)位置逆解23-24

2.3.2 并聯(lián)機構(gòu)位置正解24-26

2.3.3 并聯(lián)機構(gòu)雅可比矩陣26-27

2.3.4 并聯(lián)機構(gòu)工作空間分析27-30

2.3.5 3-RUU 并聯(lián)機構(gòu)奇異性分析30-31

2.4 串聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)分析31-32

2.5 整體運動學(xué)分析32-34

2.6 并聯(lián)機構(gòu)靜力學(xué)分析34-35

2.7 本章小結(jié)35-36

第3章 主手的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計36-46

3.1 引言36

3.2 并聯(lián)機構(gòu)及其驅(qū)動裝置的設(shè)計36-38

3.2.1 并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計36-37

3.2.2 并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動裝置設(shè)計37-38

3.3 串聯(lián)機構(gòu)設(shè)計38-39

3.4 夾持機構(gòu)設(shè)計39-40

3.5 主手靜剛度分析40-43

3.6 電機選型43-44

3.7 主手整體裝配44-45

3.8 本章小結(jié)45-46

第4章 主手控制系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究46-53

4.1 引言46

4.2 控制系統(tǒng)整體設(shè)計46-47

4.3 力反饋實驗47-51

4.3.1 三維力反饋實驗48-50

4.3.2 夾持力反饋實驗50-51

4.4 重力補償實驗51-52

4.5 本章小結(jié)52-53

結(jié)論53-54

參考文獻54-58

致謝58

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2 田耘;[N];中國計算機報;2002年

3 本期專家：高樹林 李劍峰;[N];電腦報;2004年

4 河南 閆書強;[N];電腦報;2004年

5 ;[N];中國計算機報;2001年

6 ;[N];中國計算機報;2001年

7 本報記者 李獻;[N];計算機世界;2008年

8 李想;[N];中國計算機報;2005年

9 特約撰稿 侯飛;[N];通信信息報;2005年

10 編譯 墨林 黃娟;[N];北京科技報;2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙迪;變時延環(huán)境下的任務(wù)級遙操作關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

2 蔣再男;基于虛擬現(xiàn)實與局部自主的空間機器人遙操作技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 倪濤;有力覺及視覺臨場感的遙操作機器人系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2006年

4 史勝利;基于Internet的機器人遙操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2004年

5 方紅根;基于力反饋數(shù)據(jù)手套的多指靈巧手主從控制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 尚偉科;隨機復(fù)雜系統(tǒng)的濾波、同步及應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

7 馬如奇;微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機器人執(zhí)行系統(tǒng)研制及其控制算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

8 岳龍旺;外科手術(shù)機器人縫合打結(jié)研究[D];天津大學(xué);2006年

9 徐少平;虛擬手術(shù)仿真中軟組織實時形變模型的研究[D];南昌大學(xué);2010年

10 汪地;機器人遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D];上海大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李長軍;面向外科手術(shù)的力反饋型遙操作主手研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 王敏;網(wǎng)絡(luò)遙操作機器人系統(tǒng)時延控制方法研究[D];吉林大學(xué);2012年

3 劉冬雨;面向衛(wèi)星在軌維護的機器人臂/手遙操作的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 周軍;網(wǎng)絡(luò)遙操作機器人系統(tǒng)模糊變結(jié)構(gòu)控制研究[D];江蘇科技大學(xué);2011年

5 周建武;基于力覺修正的遙操作技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2012年

6 趙娜;Internet環(huán)境下遙操作機器人系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

7 焦杜娟;基于遙操作機器人系統(tǒng)的帶寬適應(yīng)性方法的研究[D];華北電力大學(xué);2012年

8 張晶晶;基于遠程遙操作的水下運載器的控制器設(shè)計[D];上海交通大學(xué);2011年

9 曹曉青;基于網(wǎng)絡(luò)時延的遙操作機器人控制研究[D];上海交通大學(xué);2012年

10 靳鵬飛;Internet環(huán)境下遙操作機器人系統(tǒng)傳輸時延的分析與研究[D];華北電力大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：面向外科手術(shù)的力反饋型遙操作主手研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：67794