面向微创外科手术机械臂的主动力摆位控制策略.pdfVIP

第 ! 卷第 #$ 期 哈’尔’滨’工’程’大’学’学’报 ;).! =#$ $%# 年 #$ 月 ()*+,-.)/0-+12, 3,42,55+2,46,275+829: 5?$%# 面 向微创外科手术机械臂 的主动力摆位控制 策略 王伟 ! 杜志江 ! 闫志远 ! 王伟 东 ! #@%%%$ 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统 国家重点实验室 黑龙江 哈尔滨 ’ ! ! YZh 摘 要 为了实现微创外科手术机器人 的主动手术姿 态调整 针对微创手术机械臂 的 机构特 点以及主被动 关 ! 节相结合 的摆位方式 本文提 出了基于 关节力矩的虚拟工具控制算法以实现操作者与手术机械臂之间 的力交互过 程 该算法以在关节处安装力矩传感器的方式进行交互力的采集 !并结合采样数据提 出了一套完整 的重力矩补偿 方法 根据关 节处的受力情况 !力控制模型 能够 实时调整模型参数 以响应主动力摆位 不同阶段的动态要 求 在 自 ! # ! 行研制的微创外科手术机器人样机上进行相关的实验验证 实验结果表明 各关节的重力矩补偿模型 效果 明显 基 于关节力矩的虚拟工具模型 能够 实现柔顺自然的人机 交互过程 !并具有较 高的可控性和稳定 性 !可 以较好地完成 微创外科手术机械臂 的手术位姿调整 ! ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ 关键词 微创外科手术机器人 人机交互 力矩控制 重力补偿 虚拟工具 术前规划 顺应控制 主动关节 被动关节 !###%C##AA% EFG5*$%#D%% 网络出版地址 !G99H #EEIII?,J2,59EJ?K8EL59-2.E$!C#!A%*$%###% !%A@B%%$G9K. 中图分类号 !^0O!A’文献标志码 !N’文章编号 !#%%DO%B!($%# )#$O#A#@O% $%-6,*/72)6(20*,*2%*%1 62%,)2.0,)-,19 72),A+*%*+-..9 *%/-0*/05)1*6-.+-%*(5.-,2) WNUQW52 6VG2F2-,4 lNUVG2:*-, WNUQW52L),4 !0-+12, R,8929*95)/^5?G,).)4: [9-95T5:X-1)+-9)+:)/Y)1)92?8-,L [:895K 0-+12, #@%%% ZG2,-$ $80,)-6,%R, 9G2889*L: -72+9*-.9)).?),9+).-.4)+29GK1-85L ), F)2,99)+a*528H+)H)85L 2, )+L5+9)+5-.2b59G5/)+?5 2,95+-?92), 159I55, 9G5K-,2H*.-9)+-,L -G*K-,c*+9G5+ 9G2889*L:-2K89)-?G25759G58*+42?-.4589*+5-LF*89O K5,9)/-K2,2K-..:2,7-82758*+42?-.+)1)92, -??)+L-,?5I29G 9G5?G-+-?95