遥微操作机器人力觉临场感的理论和方法研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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遥微操作机器人力觉临场感的理论和方法研究

项目名称：遥微操作机器人力觉临场感的理论和方法研究
项目类别：面上项目
批准号：60575051
申请代码：F030601
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2006-01-01-2006-12-31

项目负责人：曾庆军
负责人职称：教授
依托单位：江苏科技大学
批准年度：2005

中文摘要：

本课题研究重点在于对力觉临场感系统分析的基础上，研究遥微操作机器人力觉临场感的实现理论与方法。采用主从式比例双向力反馈控制系统结构，建立面向软组织作业环境的遥微操作机器人系统动力学模型，研究比例（力比例和位置比例）条件下遥微操作机器人系统稳定性和理想性能，提出无时延和有时延情况下保证系统稳定和良好操作性能的新型控制方法，解决操作者所处大尺度空间和微机器人所处小尺度空间之间稳定准确的位置比例跟踪和力

中文主题词：遥微操作机器人；力觉临场感；比例跟踪；软组织；时延

英文摘要：

tele-micromanipulation robot;

英文主题词： tele-micromanipulation robot;

结论摘要：

本项目主要研究应用于微创外科手术的遥微操作机器人力觉临场感的实现理论与方法。其研究内容和成果如下（1）综述了遥微操作机器人微创外科手术系统的研究背景和现状，归纳提出了当前的关键研究问题和研究思路。（2）基于网络无源控制理论中的莱威林准则和绝对稳定性判据，分析得出当系统实现理想性能（即理想比例跟踪）时系统处于临界稳定的重要结论。鉴于此，本文提出应建立能反映阻抗变化逼真性的理想性能评价指标的新思想，以代替类似于"透明性"的理想性能指标。（3）研究了目前国际上动物软组织的三种主要动力学建模方法，参照国外通过牛肝和猪肝软组织插针试验结果和相关结论，建立了较准确的动物软组织非线性动力学模型，并开展了软组织有限元建模的理论研究。（4）设计了一种新的滑模变结构控制方案（包括无时延和短时延），仿真实验结果表明了该方案的有效性，较好地实现了位置比例跟踪和力比例跟踪。（5）研制了一套结构新颖的单自由度主从式双向力反馈遥微操作机器人实验系统，并开展了基于动物软组织（猪肝和猪肚）的遥操作试验。此外，通过试验结果分析初步得到了动物软组织动力学模型参数。实验系统为进一步深入研究提供了实验条件。

成果综合统计