基于CAN通訊的主從式手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人能夠有效地減少手術(shù)創(chuàng)傷，縮短恢復(fù)時間，降低手術(shù)風(fēng)險，已經(jīng)成為國內(nèi)外熱門的研究領(lǐng)域之一。本文利用自主研發(fā)的多軸運(yùn)動控制器，搭建基于CAN通訊的多機(jī)械臂主從式手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同主從手之間的控制切換功能，設(shè)計各個子系統(tǒng)控制軟件。通過改進(jìn)位置式數(shù)字PID控制算法，在主從跟隨控制方面取得了較好效果，通過實(shí)現(xiàn)手術(shù)機(jī)器人的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)，在不同子系統(tǒng)之間的通訊方面取得了較好效果。本文內(nèi)容主要包括以下工作:
　　1)本文設(shè)計的

2、主從式手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)包含兩個主手子系統(tǒng)、三個從手子系統(tǒng)、一個中央控制子系統(tǒng)。本文首先設(shè)計了手術(shù)機(jī)器人整體框架，實(shí)現(xiàn)不同主從手之間的控制切換功能，然后通過設(shè)計“main函數(shù)+中斷函數(shù)”的雙線程架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)六個子系統(tǒng)的軟件框架，完成各個子系統(tǒng)所需的功能函數(shù)，最后多個控制子系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)，測試子系統(tǒng)軟件相關(guān)模塊性能。
　　2)本文分析手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)之間的線程時序關(guān)系，設(shè)計不同子系統(tǒng)的不同線程之間運(yùn)行順序，保證系統(tǒng)程序安全

3、穩(wěn)定的運(yùn)行，經(jīng)過相關(guān)測試，給出各個線程運(yùn)行時間的測量值和建議值。
　　3)實(shí)際手術(shù)機(jī)器人控制過程中，采用傳統(tǒng)PID控制算法，長時間運(yùn)行后系統(tǒng)控制效果不理想，動態(tài)響應(yīng)變慢，系統(tǒng)不穩(wěn)定，針對以上問題，首先對位置式數(shù)字PID算法進(jìn)行兩方面的改進(jìn)，一方面通過“遇限削弱積分法”抑制積分飽和現(xiàn)象，另一方面通過“四點(diǎn)中心差分法”增強(qiáng)微分項(xiàng)抗干擾能力，然后通過湊試法整定數(shù)字PID參數(shù)，最后在主從跟隨實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行相關(guān)測試，取得較好的控制效果，主從控制