手术机器人的主从手控制系统研究

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1、Ｉ分类号：Ｔ巧４密级：公开ＵＤＣ：单位代码：１０１４２、巧焦少、驾硕壬学位论文手术机器人的主从手控制系统研究龜学号２０１３０６２：作者：何晓峰学位类别：工程硕±领域：机械工程论文类型：研究论文２０１６年３月２日沈阳工业大学硕士学位论文手术机器人的主从手控制系统研究StudyonControlSystemofMaster-slaveSurgicalRobot何晓峰机械工程学院作者：单位：指导教师：张禹教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：张亮高级工程师单位：北方重工

2、集团刘慧芳讲师沈阳工业大学单位：论文答辩日期：2016年2月28日学位授予单位：沈阳工业大学＊／ｔ独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加ｙＡ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。．签名．：仰日期：＾多＞关于学位论文使用授权的说明本学位论文作者和指导教师完全了解

3、沈阳工业大学有关保留、使用目学位论文的规定，Ｐ；学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权沈阳王业大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）文．；签名斬扬碑导师签名；日期；沈阳工业大学硕士学位论文摘要随着科学技术的飞速发展，机器人已经成为医学、机械工程、电器工程等各个领域的科研项目，并且已用于世界各地的许多手术室中，尤其是外科手术机器人，在定位内窥镜、胆囊切除等手

4、术上广泛应用。近年来，具有力反馈的手术机器人越来越成为了手术机器人研究的焦点。本文主要研究具有力感知手术机器人控制的研究与开发。针对力感知手术机器人控制的研究与开发，本文做了如下工作：首先，对手术机器人从手的机械结构进行了设计，在此基础上，建立了从手控制系统的数学模型，并选取了机器人硬件，主要包括主手、从手驱动电机、驱动器、控制器、数据采集卡、应变片等，完成了计算机与控制系统和采集系统的通讯。其次，通过对模糊自适应PID控制理论的学习与研究，确定了控制器参数自整定原则和隶属度函数，以及模糊规则的建立，完成了模糊自适应PID控制器的设计，并通过Lab

5、view和MATLAB混合编程的方式，编写了手术机器人控制系统的程序。最后，通过模糊自适应PID控制系统与传统PID控制系统的转矩、角速度、角位移、加持力的实验结果进行对比，确定了以模糊自适应控制系统为基础的控制方式，以数据采集和伺服电机的硬件系统为载体，搭建了具有力感知的手术机器人操作平台。通过主从手夹持实验，结果表明模糊自适应PID控制系统较传统PID控制系统更适合具有力感知的手术机器人操作平台，具有响应快、无超调、鲁棒性强等特性。关键词：手术机器人，力感知，模糊自适应I沈阳工业大学硕士学位论文AbstractFollowingthequick

6、developmentofscienceandtechnology,therobothasbecomeascientificresearchprojectofmedical,mechanicalengineering,electricalengineeringandothers.AndIthasbeenusedinmanyoperationroomintheworld,especiallyinthesurgicalrobot.Itiswidespreadintheoperationaboutthepositioningofendoscopeandg

7、allbladderresectionandsoon.Inrecentyears,thesurgicalrobotwiththeforcefeedbackhasbecomethefocusoftheresearch.Inthispaper,theresearchanddevelopmentaboutthecontrolofthesurgicalrobotwiththeforcefeedbackisstudied.Aimedattheresearchanddevelopmentofsurgicalrobotcontrolaboutforcesensi

8、ng,thefollowingworkisdoneinthispaper:Firstly,themechanicalstr