机器人辅助脊柱微创手术系统设计与实现

研制了机器人辅助定位系统以解决脊柱微创外科手术中的高精度定位问题.分析建立了机器人的运动学模型,设计了一套以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A为核心的控制系统,介绍了该系统平台的工作原理、硬件设计与软件设计.系统已在实际环境下进行试验,满足设计要求.     

腹腔微创手术机器人手术器械设计

为提高腹腔微创手术器械的灵活性,设计一种具有四个自由度腹腔微创手术机器人用手术器械.器械采用钢丝进行传动,能够实现在手术过程中快速更换不同的手术器械.在器械结构设计的基础上对关键部件进行受力分析,并对器械进行运动学分析.通过仿真实验来验证结构设计和运动学分析的正确性和有效性.     

微创手术机器人被动式关节设计和优化

设计一种用于微创手术机器人的被动式关节,实现了机械结构和控制驱动的一体化设计;关节可以实现回转运动并实现手术中关节在任意位置的可靠锁紧;锁紧机构采用步进电机驱动,通过压力传感器检测锁紧力矩大小,力矩可调.     

紧凑型内嵌扭矩传感器机器人关节设计

内嵌扭矩传感器的紧凑型一体化关节可增加机器人的负载质量比,提高力控安全性,更适用于服务行业。通过对轻型协作机器人关节的研究,提出了机器人关节系统整体设计方案。基于关节设计参数,研究关节系统工况负载下的可靠性。对关节扭矩特性进行分析,设计了17型号关节扭矩传感器本体,并采用有限元仿真方法,验证了应变片安装位置的合理性。研制了放大与低通滤波电路系统,并对传感器进行实验分析标定,拟合扭矩电压特性曲线,得到线性度、灵敏度、迟滞和零漂参数。最后对研制的关节整机进行负载测试,并应用于五自由度碳纤维轻型机械臂系统。结果表明:紧凑型内嵌扭矩传感器机器人关节质量轻、负载能力高,扭矩传感器具有较高的精度和灵敏度。     

面向喉部微创手术的经口腔单孔柔性机器人设计

传统喉部微创手术主要是借助于支撑喉镜进行的.而这种方式建立的手术通道狭长,手术视野及手术操作空间受限,存在着视觉盲区及操作盲区.该文针对以上问题,设计了一种新型的经口腔单孔柔性机器人,该柔性机器人可通过弯曲运动改善视觉盲区与手术操作盲区.柔性臂外径为10 mm,最大弯曲角度可达225°,并且实现了双段弯曲.柔性臂内部集成了医用内窥镜,并预留了2个器械通道,可满足复杂手术需求.该研究还进行了喉部微创手术模型实验,验证了柔性机器人进行手术的可行性.     

单机紧凑型铅球比赛服务机器人设计研究

对单机紧凑型铅球比赛服务机器人的使用功能、结构进行了研究,将铅球比赛服务机器人的结构按功能分解为传感器系统模块、灯光音响模块、运动模块、铅球回收模块以及PLC控制系统模块,并分别进行了结构设计。其中运动模块采用了单驱动四轮原地转向机构,使得机器人运动与转向更快捷、更灵敏,缩短了比赛时间。机器人的各功能模块协同工作,能代替裁判完成比赛中裁判的所有工作。机器人在铅球比赛中的应用,降低了比赛的潜在危险性,提高了比赛的公平、公正性。     

教学机器人的设计与实现

介绍了华东师范大学按照国家教育部制定的“普通中学技术课程标准”设计的教学机器人模型．该机器人模型可用于中学单片机应用的教学,其主要特点为：用模块学习取代芯片学习,解决中学生缺乏计算机硬件和电路基础知识的困难;用软件仿真和程序下载相结合的方法,解决教学机器人制作必须使用单片机开发设备的问题．     

基于μC/OS-Ⅱ微创手术机器人实时控制系统移植与实现

针对微创手术机器人控制系统具有实时性强,可靠性、稳定性高的要求,数据计算量大等问题,根据S12XDP512双核微处理器的特点,介绍采用协处理器完成处理系统的时钟节拍。遍历所有的任务控制块,判断是否需要任务调度的移植策略,使主CPU的中断服务程序不需要再调用时钟节拍函数,仅保留与任务数目无关的函数,且仅在需要任务调度时运行,从而大大提高系统的实时性与稳定性。此移植策略在研制的微创手术机器人平台上得到验证,该系统能够稳定运行。     

血管介入微创手术机器人系统控制研究

医生在进行血管介入手术过程中需要实时的X射线图像引导,而长时间的射线辐射会严重危害医生的健康.为了减小介入医生在手术过程中受到的辐射伤害,该文研究了一款基于双主手控制的血管介入微创手术机器人系统,并对其整体框架和控制方法进行研究.医生可通过上位机界面交互,进行主从遥操作,驱动从端机构完成介入手术操作.最后进行了血管模型试验,验证了该文的介入手术机器人具备多器械协同递送的功能.     

基于EtherCAT和TwinCAT的微创手术机器人

在分析几种微创手术机器人控制系统架构的基础上,提出了基于Ethercat总线和TwinCAT运动控制器的控制系统架构,该系统架构采用集中式控制和分布式I/O(输入和输出).基于该控制系统提出了主从控制映射算法,编写了相应的程序,并设计了相关实验对该控制系统和控制算法的有效性进行了验证.实验结果表明:该控制系统稳定可靠,实时性强,灵活易扩展,应用于微创手术机器人系统中极具优势.     

机器人UWB定位系统的设计与实现

实验引入超宽带UWB(Ultra Wideband)定位技术,结合TOA(Time Of Arrival)算法,设计并实现了移动机器人自主定位系统.在定位系统中,超宽带定位标签与基站相配合,测量出标签与各基站间的超宽带信号传输时间,经标签输出后,51Duino控制板通过串口接收数据并结合TOA算法解算出机器人位置坐标,再经串口通过Wi-Fi模块将位置坐标上传到上位机定位软件进行存储和显示,上位机软件同时可以根据坐标数据在选定的地图文件上标记机器人移动的实时轨迹.实验结果表明,该定位系统可以稳定地为机器人提供准确的位置定位服务,定位误差仅约为10cm左右,定位精度较高.     

小型智能家居机器人的设计与实现

为实现低配机器人完成较高智能的服务, 设计并实现了一款小型智能家居机器人。 该机器人能高效、 自 主地建立环境地图, 规划出最优路径到达目标点, 从目标点取物后沿原路返回。 机器人通过红外低配传感器感 知未知环境, 并建立栅格地图; 通过宽度优先搜索规划出两点间的最优路径。 采用北京博创的“创意之星冶模 块化机器人平台设计并搭建了一款具有抓取功能的轮式机器人, 将提出的算法在机器人上进行了实现。 实验 表明, 提出的算法可在低配机器人上实现并完成指定的功能, 该机器人适用于家居环境, 能辅助老年人完成一 定的取物操作, 对机器人的发展起到了积极的推动作用。     

消防侦察机器人的设计与实现

为了减少火灾侦察过程中消防人员伤亡及提高侦察效率,设计研发了一款消防侦察机器人。该机器人采用带翻转臂的双履带车体作为移动载体,机身上搭载了云台摄像机、防水喇叭、轮廓指示灯带、发光导向绳、应急救援储物箱等设备。消防侦察机器人利用搭载的云台摄像机将火灾火情、被困人员等现场情况实时传输至外场监控系统,同时通过防水喇叭、轮廓指示灯、发光导向绳为火灾被困人员指引逃生路线。试验结果表明,该款消防侦察机器人能够成功完成消防侦察和救援疏散工作,有效降低消防人员的伤亡,显著提高消防侦察救援效率。     

大型喷浆机器人的设计与实现

针对喷射混凝土存在的主要缺陷,设计了一种新型喷射混凝土机器人。突破现有同类设备均为关节型的局限,给出了全新的机构与电控系统。并解决了恶劣环境下机器人的可靠性问题。在满足喷射混凝土工艺前提下,达到了操作简单、动作灵活、适应地下恶劣环境的目标。实践证明,该机器人具有很高的可靠性和稳定性,完全满足喷射混凝土工艺要求,非常适合中国国情,具有推广应用价值。     

足球机器人控制系统的设计与实现

足球机器人小车是机器人足球比赛的执行机构,介绍了一种基于DSP的足球机器人控制系统的实现方案。描述了系统组成各个模块的硬件实现,并给出了相应的软件设计方案。实验证明,该系统不仅简化了系统的外围设备,降低了系统的损耗,而且提高了机器人的稳定性和实时性,获得了更好的控制效果。     

小型机器人避障的设计与实现

设计了一款基于MCS51单片机的智能机器人.该控制系统采用红外传感器来检测路面的预设障碍,使机器人能在一定区域内准确避开障碍行走,并且能够完成特定的任务.试验表明:该控制系统能够按照预定的要求实现对机器人前进、转弯、停止的精确控制,且系统避障迅速可靠.     

世界首台脊柱微创手术机器人研制成功

由第三军医大学重庆新桥医院与中科院沈阳自动化研究所联合研发的、具有完全自主知识产权的脊柱微创手术机器人于近日在新桥医院投入前期临床试验。这是世界上首台专门用于脊柱微创手术的机器人系统，标志着临床脊柱微创手术即将步入全新的机器人时代。     

床椅一体化机器人设计与实现

针对床椅机器人在室内狭小空间灵活行走的问题,研制一款四轮独立驱动转向的床椅一体化机器人。根据室内狭小空间的转向需求,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。对重要部件进行了理论计算、有限元分析,对驱动轮支架进行了应力及形变分析,仿真结果表明,驱动轮支架的强度和刚度均满足设计要求。在ADAMS软件中建立了床椅机器人的动力学仿真模型,进行了稳定性分析,仿真结果表明,床椅机器人的各项指标符合国家相关标准的规定。样机试验进一步验证了仿真分析的结果,确认了床椅一体化机器人的稳定性、越障性能和在室内狭小空间的转向性能。     

机器人网络化神经单元设计与实现

借鉴生物感知系统适应环境的系统优化方法 ,研究感觉器官的信息转换与处理机制是探索感知信息获取的新途径 ,提出机器人网络化神经单元设计思想 ,给出网络化神经单元设计软件、硬件设计原理和实现方法 ,并采用电子数据表单方式对传感器的属性进行描述 ,以实现传感器即插即用 ,为构建机器人仿生感知系统实验平台奠定基础     

双足步行机器人控制电路设计与实现

提出和实现了一种具有语音控制和无线下载功能的双足步行教育机器人的控制电路。系统采用双单片机处理系统,其中包括步行控制电路、红外避障电路、超声波测距电路、语音发音识别电路和电脑无线通讯电路。基于此控制电路的双足步行机器人,具有很好的学习扩展性和新颖性。