腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、機(jī)器人應(yīng)用于腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)中，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。本文對(duì)七自由度腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人在手術(shù)中的各種基本運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析求解，討論該冗余機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)優(yōu)化問(wèn)題，設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件，并采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)控制軟件，最后針對(duì)微創(chuàng)手術(shù)應(yīng)用環(huán)境對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　首先對(duì)具有冗余性的七自由度腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。采用D-H方法求出機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)解析解；運(yùn)用幾何法給出機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解析解；

2、給出末端執(zhí)行器姿態(tài)的歐拉角表示法及其與齊次變換矩陣之間的轉(zhuǎn)換表達(dá)式；最后用矢量積法求出機(jī)器人的雅可比矩陣。
　　其次將成熟的PID控制策略應(yīng)用于機(jī)器人各關(guān)節(jié)的位置伺服控制中。在分析微創(chuàng)手術(shù)任務(wù)的基礎(chǔ)上將機(jī)器人的操作規(guī)劃為四種基本的機(jī)器人動(dòng)作，并分別討論了實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作的方法。在研究梯度投影法求解冗余度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合位姿分解方法給出了一種有效的冗余機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解求解方法，并應(yīng)用該方法對(duì)機(jī)器人自運(yùn)動(dòng)、避免關(guān)節(jié)極限、躲避障礙