位姿闭环控制的高精度脑外科机器人

为解决现有脑外科机器人存在的绝对定位精度难于满足精细手术应用的问题,提出一种视觉伺服的系统方案,引入高精度光学跟踪手段,对机器人的末端位姿进行实时测量并反馈。采用一种基于关节空间控制和位姿空间动态补偿综合的机器人视觉闭环控制方法,并设计了动态校正控制算法。仿真结果表明:动态位姿闭环可以有效克服各种参数误差因素的影响,对机器人的绝对定位和跟踪误差具有校正作用,明显改善了轨迹跟踪精度,同时提高了鲁棒性能。绝对定位达到神经外科手术±1mm的精度要求,实际运用取得了令人满意的结果。     

作脑外科手术的机器人

据英《新科学家》２００１年９月１５日报道 :一种可以进行脑外科手术的机器人在英国诺丁汉女王医学中心大显身手。这个称为ＰａｔｈＦｉｎｄｅｒ的脑外科手术机器人看起来像一个只有一只手的工业机器人。它专门用来摘取脑肿瘤的活组织进行检查或植入电极用来控制帕金森氏病引起的动作震颤。外科医生首先用数字Ｘ射线仪标出病人头部的图像 ,指明需要取出检查的活组织位置和进行针刺的最佳点。然后机器人就能非常精确地移动外科手术器械到达正确部位。而以往的外科医生为精确定位手术基准点 ,需要在头盖骨上拧上金属定位圈作脑外科手术的机器…     

融合远心运动机构与串联机械臂的穿刺手术机器人系统研究

针对现有穿刺手术机器人远程中心运动(RCM)无法兼顾安全性、精准性及空间有效性的问题,提出结合RCM机构和多自由度串联机械臂,研制一款混联式穿刺手术机器人系统。首先,基于双平行四边形机构设计机器人末端RCM执行机构,用于保证穿刺手术过程中远程中心运动的精度与安全性;然后,结合串联机械臂搭建穿刺手术机器人系统以保证较大的工作空间;最后,设计混联式机器人与现有基于主动式RCM约束(ARCMC)的通用串联穿刺手术机器人系统RCM的定位精度对比实验。结果表明,与基于ARCMC的机型相比,所设计穿刺辅助机器人系统的远端中心俯仰运动和翻滚运动位置误差分别降低了52.6%和59.7%,且其工作空间也远高于基于被动式RCM约束(PRCMC)设计的穿刺手术机。由此可以证明所设计的混联式穿刺手术机器人系统在穿刺手术辅助方面的性能更好。     

换刀机器人位姿误差的研究

为保证换刀机器人和FMS的可靠运行，该文研究FMS中换刀机器人的位置和姿态误差问题，运用齐次变换矩阵和微分关系，建立描述机器人末端操作器——双手爪位姿误差的模型，详细分析影响手部精度的机器人各关节运动误差的来源及其统计特性，对整个换刀机器人的位姿误差进行综合分析、获得手部位姿误差的数值。为机器人的精度分配和评价机构设计提供依据，也给误差控制确立了基础．经过实际运行和测量，证实了位姿误差分析的正确性。     

作脑外科手术的机器人

 据英《新科学家》2001年9月15日报道 :一种可以进行脑外科手术的机器人在英国诺丁汉女王医学中心大显身手。这个称为PathFinder的脑外科手术机器人看起来像一个只有一只手的工业机器人。它专门用来摘取脑肿瘤的活组织进行检查或植入电极用来控制帕金森氏病引起的动作震颤。外科医生首先用数字X射线仪标出病人头部的图像 ,指明需要取出检查的活组织位置和进行针刺的最佳点。然后机器人就能非常精确地移动外科手术器械到达正确部位。     

中国：远程遥控机器人手术临床应用获突破

国家863计划专项课题“远程脑外科手术机器人系统的临床应用研究”和“远程骨科手术机器人系统的临床应用研究”日前通过验收。     

机器人机构误差源的自动辨识

研究机器人机构误差源的自动识别方法，首次建立了机器人距离和角度误差模型及其统计模型，并由此提出了一种新的、优于传统的识别方法。在此基础上开发出机器人机构误差源自动识别计算机软件。并通过实验加以验证。     

视觉定位脑外科手术机器人系统的坐标映射

详细阐述了基于视觉定位技术的脑外科手术机器人系统的构成与手术过程,探讨了系统四个坐标系之间的相互映射关系·利用计算机视觉、机器人和医学影像三维重建技术,辅助医生完成脑外科手术·系统采用标记点校准方法,用视觉定位代替人为机械臂定位方式,使系统在手术精度与智能化方面有了很大的改善·通过研究各个坐标系之间映射关系,完成手术校准与规划,引导机器人到达规划的位姿,为实际应用提供了理论基础·     

3-TPT三维移动并联机器人机构的精度分析

针对具有相似平台的3-TPT型三维移动并联机器人进行了研究,根据其位置反解方程,采用机器人微分理论,以误差向量的范数表示动平台中心点的误差,建立了该机器人精度分析的数学模型.通过计算机仿真绘出了输出误差的走势图,分析研究了机器人的结构尺寸变化和位姿变化对机器人精度的影响,为该机器人机构的设计、制造及装配提供了指导性依据.     

并联6-SPS机构位姿误差分析

结合并联机构的特点，应用机器人微分关系建立了并联6-SPS机构位姿误差分析的正解模型，给定各结构参教误差即可得出主轴端的位姿误差．应用此模型可定量分析结构误差对主轴端位姿误差的影响．为并联机器人的精度综合提供了理论依据．     

精密并联机器人系统误差的分析与补偿

为减小机构末端定位误差,提高精密并联机器人运动精度,以6-HTRT并联机构为结构模型,分析了机构的各种制造误差。首先在机构上开发了一种新型虎克铰链,同时采用了预紧装置;然后在控制系统中引入DSP高性能数据处理器;最后,用矢量构造的方法计算机构速度Jacobian矩阵,用数值法计算位置正解,用构造法计算误差Jacobian矩阵,对机构末端误差进行补偿。通过以上措施,可以使系统的精度提高到机构重复运动精度的3倍左右,满足精密并联机器人工作的精度要求。其中,软件误差补偿算法不受并联机构类型的限制,有较大的适用范围。     

吊装绳牵引并联起重机器人的建模分析

提出一种6自由度的绳牵引并联起重机器人,以取代现有的轨道吊.通过对绳牵引并联起重机器人进行构型配置并建模后发现,其动力学系统是具有8个输入量、6个状态量和输出量的冗余驱动的非线性系统.将非正则反馈线性化控制器引入到该系统中,得到一个线性化的系统.选择适当的输入控制律,即可得到一个关于轨迹误差的二阶常微分方程.在选择合适的反馈增益的基础上,可实现渐近稳定的吊运轨迹跟踪控制.仿真结果表明,吊具在x和y方向上的轨迹的稳态误差为零,但在z方向上的轨迹始终存在一个固定的稳态误差,必须通过改进系统的控制器来解决.     

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论（Ⅲ）：机器 …

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论能够客观、有效地综合评价机器人位姿精度,在对该理论的评价指标体系及其公式的前期研究的基础上,本文首先分析机器人机构各随机误差源对ＤＨ参数的影响,推导评价指标公式中非常机器人ＤＨ参数误差概率分布的数学模型,促进基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论的发展。     

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论(Ⅲ)--机器人DH参数误差概率分布数学模型

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论能够客观、有效地综合评价机器人位姿精度, 在对该理论的评价指标体系及其公式的前期研究的基础上, 本文首先分析机器人机构各随机误差源对DH参数的影响, 推导评价指标公式中非常关键的机器人DH参数误差概率分布的数学模型, 促进基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论的发展.     

采用模糊免疫PID控制的移动机器人避障误差仿真研究

当前,移动机器人运动规划路径较长,实际运动轨迹与理论运动轨迹误差较大。对此,设计了移动机器人模糊免疫PID控制系统,并对控制系统输出误差进行仿真验证。建立移动机器人平面简图,给出机器人运动方程式,采用平面栅格来描述机器人运动规划路径。引用传统PID控制器并进行改进,设计了模糊免疫PID控制系统,给出了移动机器人PID控制输出系统在线调节流程。采用MATLAB软件对机器人输出误差进行仿真,比较PID控制和模糊免疫PID控制输出误差大小。结果显示:移动机器人采用传统PID控制系统,稳定调节时间为1.0 s,产生的最大误差为0.83 mm,系统输出误差较大;移动机器人采用模糊免疫PID控制系统,稳定调节时间为0.5 s,产生的最大误差为0.59 mm,系统输出误差较小。移动机器人采用模糊免疫PID控制系统,响应速度快,追踪误差较小,从而提高系统的稳定性。     

基于单目视觉的Delta机器人零点标定方法

针对实际工程应用中少自由度高速抓放并联机器人的精度问题,提出了一种基于视觉测量的快速标定方法.以Delta机器人为例,通过系统分析和机构合理简化,建立了零点误差模型.构造出基于单目视觉平面测量的零点误差辨识模型,借助单目视觉仅检测机器人动平台沿水平面运动时末端x、y向的位置误差,识别出零点误差,进而修改零点位置实现末端位置误差补偿.标定实验结果表明该方法简单、有效、实用性强.     

一种新型柔索驱动并联机器人的模型样机

提出一种新型并联机器人机构,利用张紧柔索驱动该并联机器人·通过运动学和动力学分析、工作空间分析、轨迹规划、误差分析,设计并制作了模型样机本体、驱动与控制模块,开发了机器人语言,控制模型样机完成指定动作·实验结果表明,这种新型并联机器人是可行的,适用于轻型机床等设备·该机器人在某一速度范围内工作时,会产生较明显的振动,并伴有噪声,因此要提高机器人的性能还必须设法抑制其振动     

基于测量机器人的工业机器人校准方法研究

在对高精度测量机器人、激光跟踪测量系统进行全面分析与系统研究的基础上,提出运用工业机器人与测量机器人对接,工业机器人带动测量机器人在整个工业机器人工作空间进行自动测量的方法.给出了工业机器人带动测量机器人联动测量的结构图和工业机器人空问误差的检测与补偿的流程图,为研究工业机器人末端误差测量提供新的理论与技术支持.     

基于双目立体视觉的弧焊机器人标定研究

根据弧焊机器人本体的实际结构,通过分析机器人基坐标系、双目立体视觉系统坐标系及空间特征点坐标系的几何对应关系,采用双目立体视觉测量方法测得机器人各关节几何参数误差,并对相应的参数误差进行了补偿。结果显示,误差补偿后的机器人直线轨迹的精度有了大幅提高。