微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、機(jī)器人應(yīng)用于腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)，可以提高手術(shù)質(zhì)量，降低醫(yī)生勞動(dòng)強(qiáng)度，減少病人痛苦。本文密切結(jié)合醫(yī)療機(jī)器人的研究需求，在國家863計(jì)劃項(xiàng)目“腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)研究”的資助下，較為系統(tǒng)的完成了微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器NMC(Nankai Motion Controller)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和部分驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成了控制器的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，和性能評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該控制器基本完成機(jī)器人的控制要求，運(yùn)行可靠，初步達(dá)到設(shè)計(jì)要

2、求。論文取得如下成果：
　　 考察微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的實(shí)際要求，在充分分析當(dāng)前商業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)機(jī)器人本體主從操作手“異構(gòu)”的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了基于DSP+FPGA的嵌入式硬件系統(tǒng)平臺(tái)。針對(duì)高速DSP處理器的軟、硬件資源和FPGA的高速并行處理能力，合理分配功能模塊的實(shí)現(xiàn)方式，完成系統(tǒng)需求，并留有一定的擴(kuò)展空間。
　　 本文通過對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器NMC的邏輯電路設(shè)計(jì)完成了所必須的底層運(yùn)動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)。通過模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)用

3、FPGA和CPLD共同完成電機(jī)控制模塊和限位，抱閘等開關(guān)信號(hào)模塊，并在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中進(jìn)行了改進(jìn)。
　　 本文完成了運(yùn)動(dòng)控制器NMC的部分驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)了一套固件仿真調(diào)試方法，提高固件燒寫的穩(wěn)定性；結(jié)合軟硬件資源開發(fā)了模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的驅(qū)動(dòng)；利用DSP高速信號(hào)處理能力完成了主手信號(hào)實(shí)時(shí)去抖算法；最后還研究了如何優(yōu)化驅(qū)動(dòng)程序，提高程序的運(yùn)行速度，減小代碼空間，并給出了優(yōu)化結(jié)果。
　　 本文還完成了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器NMC的