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机器人辅助椎板切除的骨铣削状态感知与运动控制
被引量：
2
1
作者
夏光明
王景港
+3 位作者
张建勋
王瑞
白鹤
代煜
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期285-298,共14页
本文旨在提高机器人辅助椎板切除时的骨铣削操作安全性.首先,提出一种基于激光信号和线性自抗扰控制器的铣削深度监测与控制方法,辨识了机器人的位置控制传递函数,并通过分析椎板的铣削力、受迫振动和铣削过程,给出基于骨铣削声信号的...
本文旨在提高机器人辅助椎板切除时的骨铣削操作安全性.首先,提出一种基于激光信号和线性自抗扰控制器的铣削深度监测与控制方法,辨识了机器人的位置控制传递函数,并通过分析椎板的铣削力、受迫振动和铣削过程,给出基于骨铣削声信号的铣削进给速度优化原理.然后使用基于带通滤波器和普罗尼算法的声信号处理方法,用于手术动力装置主轴旋转频率改变时,准确提取声信号中的主轴频率及其整倍数谐波的幅度值,并使用声信号谐波幅度偏差和偏差的微分作为输入的模糊控制器来优化机器人的铣削进给速度.最后,基于机器人辅助椎板切除实验装置在仿椎板人造骨块进行铣削深度控制实验和铣削进给速度优化实验,并在猪颈椎骨上进行椎板自动逐层铣削实验.结果表明,铣削深度控制方法的控制精度为0.1 mm,进给速度优化方法可有效适应骨密度和铣削深度等参数变化.所提方法可用于提高机器人辅助椎板切除过程中的铣削精度和安全性.
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关键词
机器人辅助手术
线性自抗扰控制
铣削深度监控
声信号处理
模糊控制
铣削进给速度优化
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职称材料
基于声信号的骨科机器人椎板铣削深度控制
被引量：
3
2
作者
夏光明
代煜
张建勋
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期144-154,共11页
为了实时监测和控制骨科机器人的椎板铣削深度,首先基于铣刀几何结构和椎板受迫振动方程,对椎板铣削过程进行建模与分析,提出了一种基于声信号的铣削深度监测方法。然后给出了基于快速傅里叶变换的骨铣削声信号处理方法,用于在手术动力...
为了实时监测和控制骨科机器人的椎板铣削深度,首先基于铣刀几何结构和椎板受迫振动方程,对椎板铣削过程进行建模与分析,提出了一种基于声信号的铣削深度监测方法。然后给出了基于快速傅里叶变换的骨铣削声信号处理方法,用于在手术动力装置主轴旋转频率改变时,准确提取声信号中的主轴频率及其整倍数谐波的幅度值。谐波幅度作为反馈信号,基于带死区的比例微分控制器修正机器人的规划轴向进给速度来控制铣削深度。最后,基于三自由度笛卡尔机器人系统对人造骨块进行了铣削测试实验和铣削深度控制实验。实验结果表明,基于铣削声信号谐波幅度能够在0~1.2 mm的铣削深度安全测量范围内以0.1 mm的分辨率监测铣削深度,从而有效地控制骨面形变和位移时的椎板铣削深度。所提方法可以提高骨科机器人的椎板铣削操作精度和安全性。
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关键词
骨科机器人
椎板铣削
受迫振动
声信号处理
铣削深度监测
反馈控制
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职称材料
题名
机器人辅助椎板切除的骨铣削状态感知与运动控制
被引量：
2
1
作者
夏光明
王景港
张建勋
王瑞
白鹤
代煜
机构
南开大学机器人与信息自动化研究所
天津医科大学总医院骨科
出处
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期285-298,共14页
基金
国家自然科学基金项目(61773223,U1913207)资助。
文摘
本文旨在提高机器人辅助椎板切除时的骨铣削操作安全性.首先,提出一种基于激光信号和线性自抗扰控制器的铣削深度监测与控制方法,辨识了机器人的位置控制传递函数,并通过分析椎板的铣削力、受迫振动和铣削过程,给出基于骨铣削声信号的铣削进给速度优化原理.然后使用基于带通滤波器和普罗尼算法的声信号处理方法,用于手术动力装置主轴旋转频率改变时,准确提取声信号中的主轴频率及其整倍数谐波的幅度值,并使用声信号谐波幅度偏差和偏差的微分作为输入的模糊控制器来优化机器人的铣削进给速度.最后,基于机器人辅助椎板切除实验装置在仿椎板人造骨块进行铣削深度控制实验和铣削进给速度优化实验,并在猪颈椎骨上进行椎板自动逐层铣削实验.结果表明,铣削深度控制方法的控制精度为0.1 mm,进给速度优化方法可有效适应骨密度和铣削深度等参数变化.所提方法可用于提高机器人辅助椎板切除过程中的铣削精度和安全性.
关键词
机器人辅助手术
线性自抗扰控制
铣削深度监控
声信号处理
模糊控制
铣削进给速度优化
Keywords
robot
assisted
surgery
linear
active
disturbance
rejection
control
milling
depth
monitoring
acoustic
signal
processing
fuzzy
control
milling
feed
rate
optimization
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
R687.3 [自动化与计算机技术—控制科学与工程]
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职称材料
题名
基于声信号的骨科机器人椎板铣削深度控制
被引量：
3
2
作者
夏光明
代煜
张建勋
机构
南开大学机器人与信息自动化研究所
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期144-154,共11页
基金
国家自然科学基金(61773223)项目资助
文摘
为了实时监测和控制骨科机器人的椎板铣削深度,首先基于铣刀几何结构和椎板受迫振动方程,对椎板铣削过程进行建模与分析,提出了一种基于声信号的铣削深度监测方法。然后给出了基于快速傅里叶变换的骨铣削声信号处理方法,用于在手术动力装置主轴旋转频率改变时,准确提取声信号中的主轴频率及其整倍数谐波的幅度值。谐波幅度作为反馈信号,基于带死区的比例微分控制器修正机器人的规划轴向进给速度来控制铣削深度。最后,基于三自由度笛卡尔机器人系统对人造骨块进行了铣削测试实验和铣削深度控制实验。实验结果表明,基于铣削声信号谐波幅度能够在0~1.2 mm的铣削深度安全测量范围内以0.1 mm的分辨率监测铣削深度,从而有效地控制骨面形变和位移时的椎板铣削深度。所提方法可以提高骨科机器人的椎板铣削操作精度和安全性。
关键词
骨科机器人
椎板铣削
受迫振动
声信号处理
铣削深度监测
反馈控制
Keywords
orthopedic
robot
laminar
milling
forced
vibration
acoustic
signals
processing
milling
depth
monitoring
feedback
control
分类号
TH781 [机械工程—仪器科学与技术]
TP242.3 [机械工程—精密仪器及机械]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
机器人辅助椎板切除的骨铣削状态感知与运动控制
夏光明
王景港
张建勋
王瑞
白鹤
代煜
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
下载PDF
职称材料
2
基于声信号的骨科机器人椎板铣削深度控制
夏光明
代煜
张建勋
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
下载PDF
职称材料
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