一种具有工具重力补偿功能的机械臂力控牵引方法

目的本文根据多自由度机械臂在外科手术、康复训练中与操作人员进行实时力位交互的需求,设计了一种具有工具重力补偿功能的机械臂力控牵引方法。方法首先通过安装在机械臂末端的六自由度力传感器检测作用在末端工具上的牵引力,然后应用上位机中的力-位与力-速控制算法将力信息转化为机械臂末端预期位姿偏移量并更新机械臂末端运动速度,进而控制机械臂沿受力方向运动。本文进一步提出一种末端工具重力补偿算法,能够有效补偿机械臂末端工具重力在力传感器上的偏差值。结果实验模拟无框架立体定向手术的患者注册环节,在无牵引力作用时上位机补偿后的外力值控制在±0.2N以内,最大力控循环采样率30Hz,最大系统延迟52ms。结论通过牵引力控制能够方便地对机械臂实现力控牵引摆位及运动过程中的紧急避障,重力补偿效果明显。

智能蜂箱管理系统——蜜蜂之家

针对目前蜜蜂养殖中广泛存在的生产规模小,劳动量大,蜂箱内温湿度难检测控制,摇蜜时间难以把握,蜂蜜质量差等问题,"蜜蜂之家"对使用广泛的活框蜂箱进行了结构优化和智能化蜜时间难以把握对使用广泛的活框蜂箱进行了结构优化和智能化改造以及管理系统开发。"蜜蜂之家"由智能化蜂箱、蜂箱管理系统、太阳能供电系统、用户终端四改造以及管理系统开发用户终端四部分组成,可同时满足定地和转地养蜂生产需求,具有体积小、准确度高、性能优良、安装简单、使用方便、远程控制、界面人性化等优点。"蜜蜂之家"对蜂箱进行的智能化改造和将组网管理思想使用方便对蜂箱进行的智能化改造和将组网管理思想应用于实际蜜蜂生产在国内尚属首例,为蜜蜂养殖业的现代化、信息化发展开辟了新思路。同时,"蜜应用于实际蜜蜂生产在国内尚属首例蜜蜂之家"依托于信息科学与物联网技术,在对现有活框蜂箱进行智能化改造的基础上,开发了相应的蜂之家开发了相应的智能化活框蜂箱及其管理系统,从而有助于实现蜜蜂养殖的现代化和信息化。

一种基于平面的手术机器人手眼标定方法

本文针对机械臂末端安装激光测距仪的手术机器人的手眼标定,设计了基于平面模板标定的方法,给出了平面模板的数学模型并推导了求解方法。针对实际系统中存在的测量误差,提出了一种新的关于单平面数据优选的算法,可有效地剔除测量误差大的数据,提高标定精度;在此基础上,进一步提出使用立体正交平面改进标定精度的方法,应用非线性优化方法提高手眼标定精度。为验证精度,使用激光测距仪从不同角度、位置对空间中的某些固定点和一个长方体的表面进行测量。结果表明,单平面方法标定的精度为(1.37±0.24)mm,使用立体正交平面得到的标定精度为(0.37±0.05)mm;测量三维空间点的平均FRE为0.24 mm,平均TRE为0.26 mm;角度的测量偏差最大为0.4°。通过实验验证了本文方法的有效性,同时结果表明本方法的标定精度较高,能够满足手术机器人准确定位的需求。