手术辅助机器人的运动控制器设计

系统硬件采用YASKAWA公司提供的MP2100运动控制卡、∑-V伺服驱动器和伺服电机,该控制卡通过PCI接口与工控机连接,控制卡与驱动器采用具有总线结构的MECHATROILINK-II连接。基于上述软、硬件基础,本文对该运动控制器的原型系统进行了研究,实现了运动控制的基本操作,如伺服轴的手动控制以及自动直线插补、圆弧插补等。最后对该原型系统进行了测试,并分析了存在的问题。     

经济型喷涂机器人控制器

介绍了经济型喷涂机器人实时控制系统，包括软件和硬件，它适合示教／再现型机器人，是在ＳＴＤ工控机基础上开发的多ＣＰＵ、多轴联动实时控制器     

新型机器人辅助全膝置换手术中机械手的设计

针对当前全膝置换手术机器人存在的占用手术空间大、术中患肢不能移动等问题，设计了一套新型的机械手结构，包括可调式的支撑臂、固定远端股骨的骨夹以及伺服电机驱动机械臂，并在实验室中搭建了机器人辅助全膝置换手术系统．实验证明该结构不仅彻底地解决了困扰传统机器人辅助手术中患者腿部的固定装夹问题，而且整个系统结构紧凑，大大方便了医生的手术干预，为机器人辅助膝关节手术的后续研究奠定了基础．     

神经外科机器人辅助手术系统

同医生操作比较,机器人具有精度高、不会疲劳等优点,结合医学影像、计算机和机器人技术的机器人辅助手术系统是当前国内外的研究热点。介绍了无框架神经外科立体定向术辅助外科手术系统的系统结构,综合分析了系统设计、操作过程中保证操作安全、改善使用性能方面的一些新方法,如基于数字医学图像传输标准的数据获取、结合虚拟现实的手术规划、主被动结合的手术器械支架以及将机器人运动框架模型融合在现场视频用于远程手术等技术,经临床验证有效可行。     

机器人辅助实质器官手术的止血切割器械设计

由于实质器官内血管密布,利用特定能量将该类器官所需切割部位周围组织凝固是当前避免术中严重出血的重要途经.为实现灵活精准的凝固操作,将机器人技术与对组织的能量作用原理相结合,设计了一种可在微创条件下向实质器官实施能量作用的新型机器人灵巧手术器械.该器械末端设计为若干操作针形式,并按正负极需求进行合理布局,使其可在组织内部形成能量回路,进而实现对组织的凝固操作.为提升操作的灵活性,在器械末端增加了偏转关节,结合器械本身自转及机器人从操作手的运动,可实现使操作针始终沿与组织表面垂直方向刺入的目标.操作针刺入并在能量发生器释放能量的同时,机器人能够控制操作针沿刺入方向做自动往复直线运动,以提升对组织的凝固效果并避免结痂.最后,利用性能实验和离体组织实验对该装置进行了验证,结果显示,器械的高频漏电流范围为5.47～8.31 mA;由专家对机器人下离体猪肝脏的模拟手术实验结果评估显示,机器人操作下的止血切割器械可有效实现对实质器官的凝固处理,验证了所设计手术器械的有效性.     

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.     

中国：机器人辅助手术成功

近日，患先天性心脏病，房间隔缺损的7岁女孩小颜，在复旦大学附属中山医院顺利接受了机器人辅助微创房间隔缺损封堵术，幸运地成为中山医院该项创新手术的首例儿童受益者。     

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.     

基于PMAC的机器人控制器设计

介绍了一种以DSP为核心的多轴运动控制器PMAC ,包括它的硬件结构、软件功能、通讯和存储方式等 .在此基础上 ,提出一种基于PMAC的开放式机器人控制器设计方案 ,给出了控制器的软、硬件结构和实现例程 .     

手术机器人术前运动性能分析及位置规划

针对颅颌面手术特点,根据D-H方法,建立了机器人的运动模型,由运动学逆解和关节限制建立位置规划的约束条件,以最大距离准则(MXDC)确定优化目标函数,提出了一种术前手术机器人的机械臂基座位置规划方法。     

手术机器人远程运动中心机构的误差分析方法

利用几何关系的建模与计算,研究了手术机器人中平行四杆型远程运动中心机构的误差问题.首先,对机构的误差进行识别和定义,使用直接线性化方法建立机构的误差传递模型;然后,用概率性方法和确定性方法分别讨论了机构的绝对精度和重复精度;最后,分析了机构各误差因素的敏感性.算例分析结果表明,使用IT6级精度可以达到较高的定位精度,通过敏感性分析可以找出影响机构定位精度的关键因素.     

机器人辅助腹腔镜手术中半主动关节插入端口减重控制

在机器人辅助的腹腔镜手术中,由于机器人远程运动中心和插入端口错位或在手术过程中作用在钳尖上的外力使患者腹壁插入端口上存在负荷,这不仅会加重患者身体承受的压力,还会增加钳与套管针之间的摩擦力,对手术的精细操作和估计力的准确性造成不利影响.为减少机器人在手术中对插入端口产生的负荷,提出一种对半主动关节外科辅助机器人手臂的控...     

主-从式手术机器人运动一致性分析

采用成熟的机器人误差理论建立了主-从手术机器人位姿误差模型,开发了基于MATLAB的位姿误差计算程序.采用蒙特卡罗法绘制了最大位姿误差图谱,对两种主手与三种从手机器人进行了仿真计算和运动一致性分析,给出了运动一致性条件,为进行主-从操作机器人精度设计提供了理论依据.     

机器人手术系统的发展历史与未来

外科微创化手术开启了机器人手术时代。机器人手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快、外观美容的优势,在医学的多个领域得到了日益广泛的应用。在21世纪,机器人手术系统会更加安全和高效。     

机器人并行实时采集系统的设计与实现

针对具有被动关节的机器人系统,采用并行处理技术,设计实现了高速实时数据采集系统,该系统可以完成机器人系统的数据采集、数据处理、数据存储、图形显示和交互式控制等功能.实验结果证明本采集系统满足了机器人实时控制的需要,有利于机器人完成高精度操作任务.     

基于模糊控制的竞赛机器人控制器设计

本文针对机器人比赛和电子设计竞赛中机器人的普遍要求,提出了一种通用的竞赛机器人的设计方法。机器人控制器硬件主要由DSP和CPLD组成;对来自光电检测传感器的信号采用模糊控制规则进行综合,控制器根据模糊控制器输出调整机器人的行走路线,实现机器人行走控制。     

辅助上肢运动康复机器人技术研究

为了给上肢偏瘫患者的治疗提供有效的辅助工具,研制了一种新型神经康复机器人。该机器人采用二连杆机构模拟人体上肢,其中机器人大臂、小臂分别由两台伺服电机驱动,可以实现平面内的复合运动。另外,该机器人系统针对患者病情的不同阶段,可以提供相应的训练模式。对临床30名患者为期1个月的辅助治疗结果显示:病人对这种新的治疗方法不反感,上肢的运动功能得到明显改善,未发现其他副作用。