主从式胃镜介入机器人系统 被引量：13

1

作者 李言民 郝思文 +3 位作者 杨臻达 李洪谊 杨云生 刘浩 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期107-114,共8页

针对胃镜操作难度高、医生工作强度大、消化液污染以及X射线辐射等问题,提出了主从式胃镜辅助介入机器人系统.在充分分析医生手动操作胃镜特点的基础上,将机器人分为镜体输送机械臂与镜体操作机械臂两部分.镜体输送机械臂调整镜体相对... 针对胃镜操作难度高、医生工作强度大、消化液污染以及X射线辐射等问题,提出了主从式胃镜辅助介入机器人系统.在充分分析医生手动操作胃镜特点的基础上,将机器人分为镜体输送机械臂与镜体操作机械臂两部分.镜体输送机械臂调整镜体相对于病人口部的位姿,并完成插镜动作;对镜体输送被动臂进行逆运动学分析,确定各关节参数与基座位置;对输送器与镜体间作用力进行分析以确定输送电动机输出力矩.镜体操作机械臂控制操作部完成镜体旋转、操作部跟随、末端弯曲以及送气送水和抽吸功能.采用手柄实现对胃镜介入操作的主从控制,完成手柄与镜体在动作上的直观映射.在体外测试实验之后,进行活体动物实验发现机器人系统可完成对镜体的各项操作且未发现对组织造成损伤.实验结果表明,本文提出的胃镜辅助介入机器人系统可直观有效地完成胃镜介入,降低了操作难度,符合人类工程学设计. 展开更多

关键词 消化道疾病 胃镜介入 主从机器人 逆运动学分析

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基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析 被引量：11

2

作者 陈洪堂 李海超 +1 位作者 高洪明 吴林 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期9-12,113,共4页

主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激... 主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激光传感器组成的主从机器人遥控焊接系统.从人机工程的角度分析了操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪直线焊缝时,影响焊缝跟踪精度的因素.结果表明,操作者的反应时间越长,焊缝跟踪精度越低,并且为了保证焊接过程的稳定性和焊接质量,焊接速度应该由机器人控制. 展开更多

关键词 遥控焊接 主从机器人 焊缝跟踪 误差分析 人机工程

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主从式长骨骨折复位机器人的实验研究 被引量：10

3

作者 韩巍 王军强 +1 位作者 林鸿 王满宜 《北京生物医学工程》 2015年第1期12-17,共6页

目的对新近开发的主从式长骨骨折复位并联机器人的精确度及可操作性进行评估,并对实验数据进行统计学分析。方法利用长骨骨折复位并联机器人作为复位的主体部分(从手),并安装在骨科手术床上,将远近端环形架连接在折断的长管状骨上。系... 目的对新近开发的主从式长骨骨折复位并联机器人的精确度及可操作性进行评估,并对实验数据进行统计学分析。方法利用长骨骨折复位并联机器人作为复位的主体部分(从手),并安装在骨科手术床上,将远近端环形架连接在折断的长管状骨上。系统的操作部分(主手)同为一并联结构。术者通过操纵主手,经由主手与从手间的有条件映射控制器对从手进行同步操作,实现对骨折的复位,并用统计学方法对复位精度、操作次数进行单因素方差分析。结果三位术者在操控机器人复位精度上没有显著性差异(P>0.05),在直视下比通过显示器观测使用更少的操作次数(P<0.05)。结论该机器人系统能够满足复位精度要求,减少成像设备的频繁使用,降低医生工作强度,操作学习曲线短,为长骨骨折的复位提供了一个有效的方法。 展开更多

关键词 骨折复位 主从式机器人 并联机器人 复位不良 计算机辅助骨科手术

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血管介入手术机器人系统力反馈的模糊融合 被引量：10

4

作者 赵德朋 刘达 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期60-66,共7页

为完善主从式血管介入手术机器人系统,构建了力反馈回路.通过集成两个微型力传感器,实现了对导管前端和侧壁与血管接触力的同时测量.鉴于主从模式与传统手动操作的不同,在进行力觉交互时,为保证医生成熟的手术经验继续发挥作用,采用模... 为完善主从式血管介入手术机器人系统,构建了力反馈回路.通过集成两个微型力传感器,实现了对导管前端和侧壁与血管接触力的同时测量.鉴于主从模式与传统手动操作的不同,在进行力觉交互时,为保证医生成熟的手术经验继续发挥作用,采用模糊推理中的双输入–单输出模型完成两路数据的融合.通过标定隶属度函数和制定融合规则表,将积累的手术经验转化为数字化的力反馈策略,不但改善了低采集频率下的力反馈效果,更在准确表征介入状态的同时,针对不同的接触状态实现了不同的反馈分辨率,从而进一步保证了机器人手术系统的适应性、安全性和操作效率. 展开更多

关键词 主从式机器人 力反馈 微型力传感器 模糊融合 隶属度函数 融合规则

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基于多数字信号处理器系统的机器人控制器 被引量：1

5

作者 方滨 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1990年第6期33-38,共6页

本文介绍一种主从式机器人控制器,它使用多个高速数字信号处理器.并行计算机器人的动力学方程.提出了全动力学算法在本控制器中的一种实现方案.对于所研究的五自由度关节型工业机器人.使用该控制器.并用本文所提出的并行实现方案可使全... 本文介绍一种主从式机器人控制器,它使用多个高速数字信号处理器.并行计算机器人的动力学方程.提出了全动力学算法在本控制器中的一种实现方案.对于所研究的五自由度关节型工业机器人.使用该控制器.并用本文所提出的并行实现方案可使全动力学方程的计算时间和计算间隔降到4ms以下.若采用流水线/并行混合法,可使计算间隔减小到2ms以下,另外,该控制器的结构使增加或减少子机的数目都很容易,因而还可以用于其他大运算量的场合(如计算逆运动学方程、机器人视觉信息处理等). 展开更多

关键词 机器人 控制器 数字信号处理

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一种具有力觉触觉临场感的主从机器人装配作业平台 被引量：2

6

作者 高理富 王定成 +3 位作者 唐毅 张建军 葛运建 宋宁 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期81-85,共5页

本文介绍了一种具有力觉触觉临场感的主从机器人系统．该系统以改造后的ＰＵＭＡ手作为从手，和主手一起构成异构主从手，实现了力觉触觉临场感以及对工件的自动识别和抓取等功能，其中对ＰＵＭＡ手的改造以开放性作为改造的主要目的，... 本文介绍了一种具有力觉触觉临场感的主从机器人系统．该系统以改造后的ＰＵＭＡ手作为从手，和主手一起构成异构主从手，实现了力觉触觉临场感以及对工件的自动识别和抓取等功能，其中对ＰＵＭＡ手的改造以开放性作为改造的主要目的，以期能为多种传感器的集成提供一个开放式的机器人装配作业平台． 展开更多

关键词 力学临场感 触觉临场感 PUMA 机器人装配作业平台 机械手

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引水压力钢管现场组焊主从式爬壁机器人设计 被引量：4

7

作者 朱甲射 孙振国 +1 位作者 黄渭 陈强 《焊接》 2020年第4期6-10,61,共6页

为改善作业环境、提升焊接效率,设计研制了一种主从式爬壁焊接机器人系统。主机器人搭载焊枪并跟踪焊缝运动;从机器人负载送丝机等焊接相关设备并承载线缆拖曳力,跟随主机器人运动;主机器人与从机器人合作完成现场组焊作业。主机器人负... 为改善作业环境、提升焊接效率,设计研制了一种主从式爬壁焊接机器人系统。主机器人搭载焊枪并跟踪焊缝运动;从机器人负载送丝机等焊接相关设备并承载线缆拖曳力,跟随主机器人运动;主机器人与从机器人合作完成现场组焊作业。主机器人负载相对较低,运动灵活,可快速到达预焊位置并调节焊枪位置;从机器人负载能力较强,吸附稳定。主机器人与从机器人均采用永磁间隙吸附及轮式运动机构。为保证机器人全位置全姿态的焊接作业,通过静力学与动力学分析优化了吸附机构设计。焊接机构采用深度相机视觉跟踪模块,对焊缝坡口的识别精度可达1 mm。在此基础上,设计开发了基于ROS的控制系统,并试制了一套机器人样机,综合试验结果表明,机器人样机的运动性能和坡口识别跟踪精度满足工程应用需求。 展开更多

关键词 引水压力钢管 现场组焊 爬壁焊接机器人 主从式机器人

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微创外科机器人力反馈跟踪控制 被引量：3

8

作者 徐兆红 宋成利 吴文武 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期407-410,共4页

针对微创外科机器人(MIRS)力觉反馈缺失问题,构建了主从机器人力反馈控制系统,采用Newton-Euler法建立了力反馈机器人的动力学模型,提出了实时力反馈控制策略。实验验证了该系统及其方法的有效性,具有理论研究和临床应用价值,可用于外... 针对微创外科机器人(MIRS)力觉反馈缺失问题,构建了主从机器人力反馈控制系统,采用Newton-Euler法建立了力反馈机器人的动力学模型,提出了实时力反馈控制策略。实验验证了该系统及其方法的有效性,具有理论研究和临床应用价值,可用于外科机器人的远程手术。 展开更多

关键词 力反馈 微创外科 主从机器人 跟踪控制

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血管介入机器人系统的临床培训 被引量：2

9

作者 刘龙 曹彤 +1 位作者 刘达 赵德朋 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期759-764,共6页

为推进血管介入手术机器人系统的临床应用,在系统中引入了临场感技术,以弥补其主从式操作方式导致的视觉及碰撞力觉缺失。结合现有介入机器人系统,提出了一种基于真实手术过程的培训技术,该技术通过拓展主端的力觉交互设备,支持多人同... 为推进血管介入手术机器人系统的临床应用,在系统中引入了临场感技术,以弥补其主从式操作方式导致的视觉及碰撞力觉缺失。结合现有介入机器人系统,提出了一种基于真实手术过程的培训技术,该技术通过拓展主端的力觉交互设备,支持多人同时在线培训;通过设置权限矩阵和协调受培训者对导管的运动控制,提高受培训者的主动性和参与性。进行了双人在线临床培训,证实了该技术可提供实时有效的三维导航和碰撞反馈,培训模式多样灵活。培训结果表明,在完全真实的反馈信息下,通过信息共享、权限控制、量化评估,可实现高质量、高效率的临床培训效果。 展开更多

关键词 主从式机器人 培训技术 权限矩阵 信息共享 临场感

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主从式机器人无线通信系统研究 被引量：2

10

作者 姜艳华 朱旻 葛运建 《自动化与仪表》 2008年第1期17-21,共5页

介绍了一种基于nRF24E1射频模块的主从式机器人无线通信系统。利用nRF24E1功耗低、性能稳定、体积小等优点开发用于主从式机器人系统的无线收发节点,并利用该节点组建控制计算机与机器人之间的点对多点无线通信网络。文章详细介绍了节... 介绍了一种基于nRF24E1射频模块的主从式机器人无线通信系统。利用nRF24E1功耗低、性能稳定、体积小等优点开发用于主从式机器人系统的无线收发节点,并利用该节点组建控制计算机与机器人之间的点对多点无线通信网络。文章详细介绍了节点的软硬件设计及无线通信网络的各部分组成。 展开更多

关键词 主从机器人 无线局域网 NRF24E1

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腰椎手术机器人系统研究

11

作者 付宜利 王学占 高文朋 《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第2期176-180,共5页

手术机器人是机电一体化的典型代表,能够显著提高手术的精度和稳定性.伴随着计算机技术和人工智能的发展,现已成为世界各国的研究热点.腰椎是人体脊柱的一部分,特殊的结构使得腰椎手术风险大,对手术安全性要求高.近年来,多种不同的机器... 手术机器人是机电一体化的典型代表,能够显著提高手术的精度和稳定性.伴随着计算机技术和人工智能的发展,现已成为世界各国的研究热点.腰椎是人体脊柱的一部分,特殊的结构使得腰椎手术风险大,对手术安全性要求高.近年来,多种不同的机器人系统被应用于腰椎的手术中.讨论了当前可用于腰椎手术的机器人系统现状,对它们各自的结构、功能进行了简要介绍,并对存在的问题和未来的发展方向做了简明阐述. 展开更多

关键词 手术机器人 腰椎手术 辅助型机器人 主从型机器人

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具有力觉临场感主从机器人在遥装配作业中的应用 被引量：6

12

作者 陈卫东 蔡鹤皋 +1 位作者 席裕庚 赵锡芳 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第12期57-60,68,共5页

通过建立一套具有力觉临场感的主从机器人系统，研究在非确定性环境下借助临场感技术实现遥操作的控制理论和设计方法．遥装配作业实验结果表明了控制方案的可行性．

关键词 主人机器人 力觉临场感 遥装配 遥操作 机器人

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力觉临场感遥操作系统的双向控制 被引量：5

13

作者 陈卫东 席裕庚 蔡鹤皋 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1998年第3期214-220,共7页

通过建立一套主从机器人遥操作系统，研究在非确定性环境下借助力觉临场感技术实现遥操作的控制理论和设计方法，在力和运动的双向控制中采用力反射伺服型控制方案，实验表明了该方案的可行性，显示了临场感在增强人机交互能力方面的重... 通过建立一套主从机器人遥操作系统，研究在非确定性环境下借助力觉临场感技术实现遥操作的控制理论和设计方法，在力和运动的双向控制中采用力反射伺服型控制方案，实验表明了该方案的可行性，显示了临场感在增强人机交互能力方面的重要作用． 展开更多

关键词 主从机器人 力觉临场感 双向控制 遥操作系统

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基于滑模控制和广义预测控制的主从控制系统设计 被引量：1

14

作者 张俊峰 胡陟 +1 位作者 齐金龙 崔国华 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第3期81-83,89,共4页

主—从机器人心血管介入手术中,医生手指感受到导丝的"弹跳"力觉感受,手术中存在通信延时、导丝弯曲、力传动机构摩擦对力反馈控制有较大影响,因此采用基于人手对力感知的认识设计滑模控制器。结合广义预测控制算法和虚拟图... 主—从机器人心血管介入手术中,医生手指感受到导丝的"弹跳"力觉感受,手术中存在通信延时、导丝弯曲、力传动机构摩擦对力反馈控制有较大影响,因此采用基于人手对力感知的认识设计滑模控制器。结合广义预测控制算法和虚拟图像仿真技术,减小力反馈中延时产生的影响,根据医生对"弹跳"力的理解和人手力感知阈值研究透明度的多感知定量评价指标。仿真结果表明:所设计的主—从机器人控制系统对于以柔性体为操作对象系统设计、工程实现及其系统透明度评价有重要理论意义和实用价值。 展开更多

关键词 滑模控制 广义预测控制 主-从机器人系统 力感知 透明度

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机器人网络遥操作仿真系统设计 被引量：1

15

作者 王仲民 姚合环 +1 位作者 戚厚军 张建民 《天津科技大学学报》 CAS 2004年第3期27-30,共4页

建立了机器人的运动学模型,然后基于Delphi开发平台,应用OpenGL强大的图形功能,建立了主、从式机器人三维仿真模型:并在此基础上根据系统体系结构设计思想对机器人遥操作仿真系统进行设计,开发出一套基于网络的机器人遥操作仿真系统。... 建立了机器人的运动学模型,然后基于Delphi开发平台,应用OpenGL强大的图形功能,建立了主、从式机器人三维仿真模型:并在此基础上根据系统体系结构设计思想对机器人遥操作仿真系统进行设计,开发出一套基于网络的机器人遥操作仿真系统。并且对Delphi中网络控件TClientSocket和TServerSocket进行编程,实现了机器人控制命令和反馈数据在局域网上的实时双向传输,从而完成了主从式机器人的网络遥操作。仿真实验结果表明,该仿真系统是准确可行的。 展开更多

关键词 主从式机器人 遥操作 运动学模型 仿真 网络 OPENGL

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基于双目视觉的主从式机器人主手系统设计和研究

16

作者 宫养飞 刘琼 蔡勇 《机电一体化》 2010年第4期26-32,共7页

提出了一种基于双目视觉的主从式机器人主手系统,采用双目视觉技术实时识别并跟踪手柄的运动,同时测量其空间位姿。首先通过背景差分法检测出手柄,然后用卡尔曼滤波器对手柄的位置和速度进行预测,跟踪手柄的运动。在标记点的立体匹配中... 提出了一种基于双目视觉的主从式机器人主手系统,采用双目视觉技术实时识别并跟踪手柄的运动,同时测量其空间位姿。首先通过背景差分法检测出手柄,然后用卡尔曼滤波器对手柄的位置和速度进行预测,跟踪手柄的运动。在标记点的立体匹配中采用了特征匹配和区域灰度匹配相结合的方法,并引入唯一性和顺序一致性约束来剔除伪匹配,最终测量出手柄的实时空间位姿信息。实验结果证明系统方案是可行的。 展开更多

关键词 双目视觉 主从式机器人 卡尔曼滤波器 位姿测量

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力觉临场感系统的动力学建模及控制策略 被引量：7

17

作者 陈卫东 席裕庚 蔡鹤皋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期584-587,共4页

由于对主从机器人系统中主从手的动力学控制可使操作者获得对操作物体的力觉临场感，增强其执行复杂遥操作任务的能力．基于该系统在笛卡尔空间的动力学模型，阐述了该系统的控制结构和控制策略．通过分析系统的动力学特性，表明了在不... 由于对主从机器人系统中主从手的动力学控制可使操作者获得对操作物体的力觉临场感，增强其执行复杂遥操作任务的能力．基于该系统在笛卡尔空间的动力学模型，阐述了该系统的控制结构和控制策略．通过分析系统的动力学特性，表明了在不同控制策略下，主从手的动力学特性对操作者力感觉的影响． 展开更多

关键词 机器人 控制策略 力觉临场感系统 动力学模型

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运用中空超声电机的血管介入手术机器人系统 被引量：6

18

作者 郑炬炬 孙志峻 +3 位作者 闫鹤 杨建林 郭语 钱丰 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期976-983,1037,1038,共10页

传统的血管介入手术需要医生在X射线下协同操控导丝、导管进行,不可避免的遭受X射线的辐射,而目前的血管介入机器人系统不能在一套装置上操控导丝和导管,限制了其使用范围。为了能在同一装置上操控导丝和导管,研制了基于中空超声电机的... 传统的血管介入手术需要医生在X射线下协同操控导丝、导管进行,不可避免的遭受X射线的辐射,而目前的血管介入机器人系统不能在一套装置上操控导丝和导管,限制了其使用范围。为了能在同一装置上操控导丝和导管,研制了基于中空超声电机的新型血管介入手术主从控制机器人系统,实现了在同一套装置中协同操控导丝、导管。根据中空超声电机的中空结构以及低速大扭矩的特点,设计出一种可协同操控导丝和导管的关键机构——中空旋转机构,并根据医生操控导丝和导管的习惯,设计出线性驱动机构。精选了比例-积分-微分控制器(proportion-integral-derivative,简称PID)控制算法并对该系统进行了主从跟随累计误差、滞后时间、最小操控分辨等实验。实验结果显示,系统作旋转运动和直线运动的主从跟随累计误差分别小于0.2°,0.4 mm,最小操控分辨率分别小于0.2°,0.4 mm,滞后时间小于300 ms,满足了临床基本要求。 展开更多

关键词 血管介入手术 主从控制机器人 中空超声电机 导丝 导管

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脊柱微创主从式手术机器人阻抗控制系统研制 被引量：6

19

作者 路明 赵忆文 姜运祥 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期371-376,共6页

针对面向脊柱微创手术的机器人系统,提出了适用于双系统的阻抗控制策略,开展了相关的理论分析和实验验证研究.首先通过运动学计算得出末端执行器到关节角的关系,然后通过阻抗关系模型推导得出力与位置之间的转化公式,最后通过位置控制... 针对面向脊柱微创手术的机器人系统,提出了适用于双系统的阻抗控制策略,开展了相关的理论分析和实验验证研究.首先通过运动学计算得出末端执行器到关节角的关系,然后通过阻抗关系模型推导得出力与位置之间的转化公式,最后通过位置控制计算每个关节角的实际位置.本文解决了力和位置控制难以协调这一关键问题,提高了脊柱微创手术机器人力和位置控制的精确性,保证了主手和从手之间位置和力的一致性,使得从手的状态在主手得以精准复现.在手术层面上,系统将医生从长期的繁重操作中解救出来,提升了脊柱微创手术的操作精度和最终效果. 展开更多

关键词 脊柱微创手术 力反馈 阻抗控制 主从式手术机器人

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血管介入手术主从导管机器人滑模控制 被引量：4

20

作者 赵希梅 游健康 +1 位作者 刘浩 李洪谊 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2015年第1期11-15,共5页

在微创血管介入手术中,主从遥操作导管机器人系统的通信时延以及参数不确定性很容易导致其稳定性下降,操作性及透明性降低.针对这一问题,建立了主从导管机器人系统的动力学模型,主手端采用滑模阻抗控制,从手端采用终端滑模控制,该控制... 在微创血管介入手术中,主从遥操作导管机器人系统的通信时延以及参数不确定性很容易导致其稳定性下降,操作性及透明性降低.针对这一问题,建立了主从导管机器人系统的动力学模型,主手端采用滑模阻抗控制,从手端采用终端滑模控制,该控制方式降低了时延对系统操作性能的影响.通过系统轴向运动的仿真结果表明,该系统能够较好地实现从手对主手的位移以及力的跟踪,系统具有较强的鲁棒性和良好的透明性. 展开更多

关键词 血管介入手术 主从导管机器人 终端滑模控制 滑模阻抗控制 遥操作 时延 参数不确定性 轴向运动 透明性

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