主從式微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)力位補償研究.pdf

1、獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其它人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得丞洼王些太堂或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同T作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說叫并表示了謝意。學位論文作者簽名：簽字日期：2咿弓月f曰學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解云洼工些太堂有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特

2、授權玉洼王些太堂可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤。(保密的學位論文在解密后適用本授權說明)學位論文作者簽名：土諏懲導師簽名：簽字日期：砂’下妒1日簽字日期：知’7F弓月1日摘要隨著科技進步和社會發(fā)展需求，遙操作機器人技術逐漸成為機器人研究的熱點，并廣泛應用于多個領域。在醫(yī)療領域，主從遙操作機器人系統(tǒng)的力覺臨場

3、感成為了眾多研究者關注的焦點。本文闡述了力覺臨場感的研究現(xiàn)狀，并針對主從式微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)進行分析，指出了其中存在的兩個主要問題：主操作手存在附加反饋力和附加位移。為解決上述問題，本文所做研究工作如下。采用指數(shù)積公式對主從式微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)進行了運動學分析，同時對主操作手PhantomDesktop進行了逆運動學分析，并推導了主從操作手的空間和物體雅可比矩陣，為實現(xiàn)基于模型的力反饋運動控制做了工作鋪墊。利用旋量理論結合拉格朗日方法，

4、并選擇CoulombViscous摩擦模型，從而建立了計及關節(jié)摩擦力的主操作手PhantomDesktop的完整動力學模型。將主操作手的完整動力學模型進行線性化處理后，采用最zj、乘法對主操作手動力學參數(shù)進行了實驗辨識，最后通過力矩對比實驗驗證了主操作手動力學模型的正確性和動力學參數(shù)估計的可靠性。分析主操作手附加反饋力和附加位移的產生原因及補償原理，同時提出了相應的附加反饋力和附加位移補償策略。利用現(xiàn)有的設備力反饋主手PhantomDe

5、sktop和萬用機械手臂WAMarm搭建實驗平臺并進行了力反饋實驗，結果表明主操作手的附加反饋力補償方法正確且有效。通過建立操作者的手臂模型和模擬真實反饋力，從而對主操作手附加位移進行了仿真實驗，結果證明了主操作手的附加位移補償策略的正確性。采用二端口網絡模型對主從遙操作機器人系統(tǒng)進行了分析，在此基礎上提出并闡述了系統(tǒng)的三個性能評價指標。分析了主從遙操作機器人系統(tǒng)通用的四通道雙邊控制結構，并介紹了其應用于不同場合的兩種控制結構：基于位置