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主从式外科手术机器人实时控制算法
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:0
  • 页码:163-168
  • 语言:中文
  • 分类:TP24[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]天津大学机械工程学院,天津300072, [2]天津医院显微手术科,天津300211
  • 相关基金:国家自然科学基金(50575162)、教育部博士点基金(20030056030)和教育部新世纪优秀人才支持计划(2005)资助项目.
  • 相关项目:基于多体系统理论的机器人辅助微创手术缝合运动映射与互作用动力学行为研究
作者: 王树新|
中文摘要:

针对机器人运动模型的非线性,导致异构型主从式外科手术机器人系统控制算法需要大量的计算的闯题。基于线性化的思想,利用逆Jacobian矩阵将笛卡尔速度映射到关节速度,并用关节瞬时速度代替微小时闻段内位移,线性化机器人运动学模型,减小计算量,满足机器人实现缝合打结等手术操作的实时性要求。通过增加反馈环节,消除机器人在工作空间下线性化模型的误差累积,提高系统整体大范围运动精度。关节空间内的样条插值方法,有效改善机器人运动特性,消除人手的抖动。本算法应用在“妙手”外科手术机器人系统上,成功地对兔子腿部微细动脉进行血管吻合手术操作。

英文摘要:

As a result of isomery between master and slave, teleoperated surgical robot must process enormous calculation. Based on linearize ideology, a novel algorithm which can satisfy the surgical operation that requires quick response, high precise and safety is presented. At first, the velocity in cartesian frame is mapped to the velocity in joint frame through the inverse Jaeobian matrix, and then makes the instant velocity instead of the distance of the joint. Therefore the calculation is simplified to satisfy the realtime requirement of surgery. As a feedback signal, error between master and slave is applied to eliminate error generated by approximate linear kinematics. Cubic interaction in joint space is used to eliminate surgeon's tremor and control the robot safely and smoothly. Based on the algorithm, MicroHand system accomplishes the vas suturing experiment for a rabbit's leg micro artery.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603