基于网络无源性理论的双向力反应遥操作系统研究

针对位置一位置型的双向力反应控制系统,推导了相应的阻抗矩阵模型,并基于二端口网络无源性理论,对系统的稳定性及控制性能进行了探讨,为位置一位置型双向力反应遥操作系统的设计提供了理论依据。

一次性多用途力反馈穿刺手术机器人

针对目前不同的穿刺手术都依赖于医生手动操作器械,并且缺失力反馈及复杂操作器械难以消毒和组装的问题,文中提出了一种可兼容的用于穿刺手术的2自由度力反馈主从穿刺机器人的新方法。机器人主体由递送机构及旋转机构组成,其中,部分零件采用3D打印工艺制造。通过结构设计,建立了机器人模型,完成了主从控制系统工作原理的论述,并且搭建了实验平台。采用不同尺寸穿刺器械在该主从控制系统上模拟了肝部穿刺试验和脑部穿刺试验,验证了系统的控制精度及异常力预警的作用。其中,用Sobel算子边缘检测方法对工业相机采集到的机器人路径与预设路径进行了图像处理分析,采用离体猪组织样品对力反馈进行了测试。研究结果为将来打造低成本、一次性的力反馈穿刺手术机器人奠定了基础。

六自由度力反馈操纵杆研究

为实现遥操作力反馈系统操作主手的设计,提出了由 Stewart 并联机构组成的六自由度力反馈操纵杆的结构原理;根据其主要功能,提出了对操纵杆的主要性能要求,包括工作空间、奇异位形、结构解耦及各向同性等;在满足主要性能要求的条件下,分析了性能与上下平台半径、上下平台定位角及连杆长度等参数之的关系,为设计提供了依据。