穿刺机器人技术用于针刺机器人的可行性分析 被引量：1

1

作者 杨雯尹 王郭洁 +3 位作者 唐明霞 钱旗 贺晓桐 徐天成 《中国针灸》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期463-468,共6页

针刺机器人存在如何精准定位腧穴、安全进针等难题,而技术上高度相似的穿刺机器人正日趋成熟并开展了大量的人体试验和动物实验.通过对比穿刺机器人与针刺机器人在破皮、进针、起针3个过程的相似性和差异,分析穿刺机器人对针刺机器人的... 针刺机器人存在如何精准定位腧穴、安全进针等难题,而技术上高度相似的穿刺机器人正日趋成熟并开展了大量的人体试验和动物实验.通过对比穿刺机器人与针刺机器人在破皮、进针、起针3个过程的相似性和差异,分析穿刺机器人对针刺机器人的研发有价值的技术,并指出其技术迁移的主要方向:①整合力学反馈和医学影像技术,多模态感知实现安全针刺;②重点集成胸部穿刺机器人的既有方案,实现伴随呼吸吐纳的针刺操作;③针对针刺机器人围绕非麻醉状态下患者展开治疗的实际场景,重点开发自动起针的相关技术. 展开更多

关键词 针刺机器人 穿刺机器人 医疗机器人

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基于李代数的医学穿刺机器人运动学建模 被引量：2

2

作者 郑海洋 邓双成 +4 位作者 曹莹瑜 张军文 宗大圣 田涛 杨朝岚 《北京石油化工学院学报》 2014年第3期42-45,共4页

医学穿刺机器人结构主要包括肩关节、肘关节、腕关节以及穿刺针等部分。为了验证医学穿刺机器人李群运动学模型,在传统运动学建模D-H法的基出上,建立了基于李群李代数理论的机器人运动学模型,并进行仿真实验验证,研究结果证明模型的正确... 医学穿刺机器人结构主要包括肩关节、肘关节、腕关节以及穿刺针等部分。为了验证医学穿刺机器人李群运动学模型,在传统运动学建模D-H法的基出上,建立了基于李群李代数理论的机器人运动学模型,并进行仿真实验验证,研究结果证明模型的正确性,对机器人运动学建模进行了探索性验证,同时对机器人的轨迹规划及动、静态特性提供了一定的参考。 展开更多

关键词 穿刺机器人 运动学 D—H法 李群理论

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胸腹部微创手术机器人设计和运动精度分析 被引量：1

3

作者 原伟 姜杉 +1 位作者 杨云鹏 王伟 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第11期1658-1665,共8页

为提高胸腹部微创放疗手术的精度,提出一种新型的CT引导的7自由度穿刺机器人系统。根据临床需求,采用丝传动方式解决了空间限制和CT引导下的驱动兼容性问题,进而设计了一种全新的机器人构型;通过运动学分析,得到了穿刺针工作空间形状,... 为提高胸腹部微创放疗手术的精度,提出一种新型的CT引导的7自由度穿刺机器人系统。根据临床需求,采用丝传动方式解决了空间限制和CT引导下的驱动兼容性问题,进而设计了一种全新的机器人构型;通过运动学分析,得到了穿刺针工作空间形状,根据空间尺寸要求优化了机器人结构参数;基于拉格朗日方程建立机器人系统动力学模型,得到了调姿过程中各关节力/力矩与关节运动参数的关系。最终,通过定位误差修正实验,提高了机器人定位精度,并在此基础上完成了机器人穿刺精度实验,穿刺平均误差为1.09 mm,证明了机器人系统满足手术精度要求。 展开更多

关键词 穿刺机器人 运动学分析 动力学分析 定位误差修正 穿刺精度测量

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微创手术机器人的丝传动误差分析 被引量：1

4

作者 原伟 姜杉 +2 位作者 杨云鹏 王伟 杨志永 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第7期41-46,共6页

针对CT引导下微创手术机器人设计中的空间限制及驱动兼容性问题,提出了一种新型的丝传动驱动方式。分别对轴向绕丝方式和径向绕丝方式建立运动误差模型并进行了分析,结果表明轴向绕丝方式造成的误差小于径向绕丝方式。搭建了丝传动误差... 针对CT引导下微创手术机器人设计中的空间限制及驱动兼容性问题,提出了一种新型的丝传动驱动方式。分别对轴向绕丝方式和径向绕丝方式建立运动误差模型并进行了分析,结果表明轴向绕丝方式造成的误差小于径向绕丝方式。搭建了丝传动误差测量实验台,测得的传动阶段的绕丝误差变化趋势与理论分析一致,并且发现迟滞误差也是造成丝传动误差的重要因素。然后,通过试验测量丝传动迟滞误差并进行补偿,使丝传动关节换向运动时的定位误差平均降低了33%。 展开更多

关键词 穿刺机器人 丝传动误差模型 误差测量试验 误差补偿

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基于Bi-LSTM的呼吸预测算法研究

5

作者 王凯龙 常兆华 叶萍 《软件导刊》 2022年第5期49-54,共6页

在穿刺机器人执行穿刺动作时靶向病灶会因呼吸运动而发生位移,且穿刺系统存在固有的系统延迟,这些因素都会导致穿刺位置发生偏移。为了提高穿刺精度,可建立相关呼吸预测模型以补偿呼吸运动和系统延迟。鉴于此,提出一种基于双向长短期记... 在穿刺机器人执行穿刺动作时靶向病灶会因呼吸运动而发生位移,且穿刺系统存在固有的系统延迟,这些因素都会导致穿刺位置发生偏移。为了提高穿刺精度,可建立相关呼吸预测模型以补偿呼吸运动和系统延迟。鉴于此,提出一种基于双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)的预测模型框架,选取一段呼吸数据制作训练集,再用训练后的预测模型计算新的呼吸数据在未来250ms的位置信息。使用29组呼吸数据(含自测数据和公共数据集)进行实验,且并不特意截取平稳区段,其中包含呼吸频率幅值明显变化、基线漂移等复杂状况。统计长短期记忆神经网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)、Bi-LSTM这3种算法对29组呼吸数据的预测结果后,用均方根误差(RMSE)、平均绝对值误差(MAE)和误差大于0.5mm的数据点个数作为参考标准。从实验结果可以得出,Bi-LSTM预测结果的平均RMSE、MAE分别为0.091mm、0.042mm,其准确性和鲁棒性都较优,能很好地对非规则的呼吸信号进行预测。 展开更多

关键词 呼吸运动 预测算法 双向长短期记忆神经网络 穿刺机器人

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基于对偶数矩阵的穿刺机器人建模及工作空间分析

6

作者 胡顺 毛金城 +2 位作者 张尚盈 彭沁 韩炽 《机械》 2019年第4期70-74,共5页

提出了一种穿刺机器人,由竖直移动关节、水平移动关节、前后移动关节、相互垂直方向上的两个旋转关节以及进针关节共同组成,六个关节实现对针尖姿态的调整,进而达到协助医生治病医疗的功能。阐明了一种基于对偶数矩阵建立运动学模型的... 提出了一种穿刺机器人,由竖直移动关节、水平移动关节、前后移动关节、相互垂直方向上的两个旋转关节以及进针关节共同组成,六个关节实现对针尖姿态的调整,进而达到协助医生治病医疗的功能。阐明了一种基于对偶数矩阵建立运动学模型的整体步骤、方案,并针对所提出的穿刺机器人进行数学模型的建立,通过经典的D-H法进行验证,结果表明,用对偶数模型也能达到D-H法同样的结果,并进一步推测,假如建立一种对偶数运算法则函数,将极大提高运动学数值运算的速度,对于高关节数目的机械运动的计算具有一定的指导意义和参考价值。最后,在对偶数矩阵建立的模型基础上对机器人进行工作空间分析,初步证实了关节结构尺寸设计的合理性。 展开更多

关键词 穿刺机器人 对偶数矩阵 蒙特卡罗法 工作空间

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胸腹腔经皮穿刺机器人研究进展及关键技术分析 被引量：7

7

作者 段星光 温浩 +2 位作者 何睿 李学松 邱建星 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期567-584,共18页

为促进我国经皮穿刺机器人的研究与发展,综述了国内外胸腹腔经皮穿刺机器人的研究现状。对穿刺机器人所涉及的术区信息感知、柔性针穿刺、运动规划、主从控制、安全交互控制等关键技术进行了讨论与分析。在总结研究成果与分析关键技术... 为促进我国经皮穿刺机器人的研究与发展,综述了国内外胸腹腔经皮穿刺机器人的研究现状。对穿刺机器人所涉及的术区信息感知、柔性针穿刺、运动规划、主从控制、安全交互控制等关键技术进行了讨论与分析。在总结研究成果与分析关键技术的基础上,指出胸腹腔经皮穿刺机器人今后的发展趋势与面临的挑战。 展开更多

关键词 经皮穿刺机器人 术区信息感知 柔性针穿刺 运动规划 主从控制 安全交互控制

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基于Multibody的穿刺手术机器人设计与仿真

8

作者 邹宇鹏 张际平 +3 位作者 郑杰仁 张宗源 顾学斌 李万哲 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第1期97-101,共5页

微创穿刺手术是诊断和治疗肿瘤的重要手段。结合穿刺手术核磁兼容性和穿刺定位精度要求,提出一款2R3T并联柔索驱动核磁兼容穿刺定位手术机器人,可提高穿刺精度,缩短手术时间。设计穿刺手术机器人总体结构,完成正逆运动学分析和轨迹规划... 微创穿刺手术是诊断和治疗肿瘤的重要手段。结合穿刺手术核磁兼容性和穿刺定位精度要求,提出一款2R3T并联柔索驱动核磁兼容穿刺定位手术机器人,可提高穿刺精度,缩短手术时间。设计穿刺手术机器人总体结构,完成正逆运动学分析和轨迹规划,借助Multibody构建机器人各模块,建立机器人运动学模型;联合运动学模型与Multibody虚拟样机模型进行仿真。仿真结果表明,运动学模型具有准确性和设计的合理性。Multibody建模仿真过程对机器人运动学和动力学仿真实验教学具有重要意义。 展开更多

关键词 微创穿刺手术 穿刺手术机器人 建模仿真

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具有主动约束的医疗机器人系统的主从控制

9

作者 张忠林 陈以 黄小波 《电子技术应用》 北大核心 2014年第8期72-75,共4页

在分析了穿刺手术机器人系统功能需求的基础上,搭建了主从遥操作系统的半实物仿真平台。在主从控制的基础上,提出一个利用虚拟夹具VF(Virtual Fixture)算法结合Proxy的方法的主动约束控制策略。实验结果表明,系统能够在给定运动约束的... 在分析了穿刺手术机器人系统功能需求的基础上,搭建了主从遥操作系统的半实物仿真平台。在主从控制的基础上,提出一个利用虚拟夹具VF(Virtual Fixture)算法结合Proxy的方法的主动约束控制策略。实验结果表明,系统能够在给定运动约束的情况下完成相应的主从控制。 展开更多

关键词 穿刺手术机器人 主从控制 虚拟夹具 PROXY

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“穿地龙”机器人总体方案分析与研究 被引量：4

10

作者 孟庆鑫 王茁 +2 位作者 王殿君 王立权 屠治国 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2003年第3期292-295,共4页

通过对国内外地下管线非开挖技术发展的分析,设计了应用于中、小管线铺设的"穿地龙"机器人.根据总体方案的要求,确定由气动二冲击机构、转向机构测试部件组成的本体方案,分析锥形钻头的旋转空间,针对机器人在土中的实际运行,... 通过对国内外地下管线非开挖技术发展的分析,设计了应用于中、小管线铺设的"穿地龙"机器人.根据总体方案的要求,确定由气动二冲击机构、转向机构测试部件组成的本体方案,分析锥形钻头的旋转空间,针对机器人在土中的实际运行,确定机器人位置姿态、温度及压力等物理量的测量方案,最后,采用微机操作实现自动控制. 展开更多

关键词 非开挖 “穿地龙”机器人 锥形钻头 气动冲击 检测与控制

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基于转向机构的“穿地龙”机器人运动学研究 被引量：3

11

作者 张忠林 孟庆鑫 王华 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期550-554,共5页

介绍了国外有代表性的可控气动矛设备方向可控的特点.按照“穿地龙”机器人的转向机理,提出了“穿地龙”机器人的转向机构方案.叙述了该机构中头部的摆动原理,建立了“穿地龙”机器人的运动轨迹方程,并进行了仿真分析,为“穿地龙”机器... 介绍了国外有代表性的可控气动矛设备方向可控的特点.按照“穿地龙”机器人的转向机理,提出了“穿地龙”机器人的转向机构方案.叙述了该机构中头部的摆动原理,建立了“穿地龙”机器人的运动轨迹方程,并进行了仿真分析,为“穿地龙”机器人的动力学分析以及位姿检测系统的研究打下了基础. 展开更多

关键词 “穿地龙”机器人 非开挖技术 转向机构 运动学仿真 轨迹规划

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穿地龙机器人转向机构设计与校核 被引量：2

12

作者 张忠林 孟庆鑫 +1 位作者 汪学清 王华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期580-583,共4页

通过对国内外非开挖技术中的方向可控气动冲击矛转向机理的研究,提出了穿地龙机器人转向机构的设计方案,运用有限元计算方法校核了机器人头部和转向机构关键零部件的强度,理论与实验分析和校核结果表明了该转向机构设计的可行性。研究... 通过对国内外非开挖技术中的方向可控气动冲击矛转向机理的研究,提出了穿地龙机器人转向机构的设计方案,运用有限元计算方法校核了机器人头部和转向机构关键零部件的强度,理论与实验分析和校核结果表明了该转向机构设计的可行性。研究结果可为穿地龙机器人的总体设计提供参考。 展开更多

关键词 穿地龙机器人 非开挖技术 有限元方法 转向机构

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穿地龙机器人液压冲击本体的技术研究

13

作者 王茁 孙立宁 +1 位作者 孟庆鑫 王立权 《机床与液压》 北大核心 2005年第10期89-92,共4页

介绍了穿地龙机器人液压冲击本体机构与系统组成,阐述了工作原理,设计了单片机控制的高速开关阀系统,建立了液压冲击本体的数学模型,初步确定了冲击本体的结构参数,为样机的制造打下了基础。

关键词 穿地龙机器人 液压冲击 数学模型 结构参数

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“穿地龙”机器人的控制系统研究 被引量：1

14

作者 王殿君 刘淑晶 +2 位作者 赵化启 屠志国 孟庆鑫 《机床与液压》 北大核心 2006年第6期184-186,共3页

介绍了“穿地龙”机器人的用途和工作原理。从机器人的姿态检测、控制等几个方面进行了机器人控制系统的软硬件设计。实验结果验证了“穿地龙”机器人总体方案和控制系统方案的可行性,同时也为改进“穿地龙”机器人试验样机的设计打下... 介绍了“穿地龙”机器人的用途和工作原理。从机器人的姿态检测、控制等几个方面进行了机器人控制系统的软硬件设计。实验结果验证了“穿地龙”机器人总体方案和控制系统方案的可行性,同时也为改进“穿地龙”机器人试验样机的设计打下了一定的基础,并为设计“穿地龙”机器人工作用机和进行“穿地龙”机器人的应用分析提供了条件。目前已完成了实验样机的研制。 展开更多

关键词 “穿地龙”机器人 控制系统 数字罗盘 姿态检测

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“穿地龙”机器人运动轨迹分析及仿真 被引量：1

15

作者 王殿君 叶佩青 +2 位作者 庞永刚 任福君 孟庆鑫 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期631-634,共4页

为进行非开挖条件下地下管线的铺设,研制了“穿地龙”机器人,该机器人采用气动冲击方式工作。对机器人的运动轨迹进行了分析,推导出运动轨迹的表达公式,并建立了机器人直线运动的数学模型。以建立的数学模型为基础,编制了机器人运动轨... 为进行非开挖条件下地下管线的铺设,研制了“穿地龙”机器人,该机器人采用气动冲击方式工作。对机器人的运动轨迹进行了分析,推导出运动轨迹的表达公式,并建立了机器人直线运动的数学模型。以建立的数学模型为基础,编制了机器人运动轨迹的仿真程序,获得了较好的仿真结果。仿真结果表明,机器人的锥形钻头和冲击机构同时运动时,机器人的运行轨迹近似为一条直线,从而验证了“穿地龙”机器人总体方案的可行性。实验结果说明,该机器人可以在非开挖条件下按目标轨迹完成土中穿孔作业。 展开更多

关键词 “穿地龙”机器人 运动轨迹 数学模型 仿真

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地下穿孔机器人驱动装置的设计与研究

16

作者 张忠林 王立权 +1 位作者 叶秀芬 王茁 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第13期1556-1560,共5页

通过对国内外非开挖技术中的气动冲击矛冲击机构的研究,设计了地下穿孔机器人的驱动装置;介绍了该装置的结构特点和工作原理,建立了该装置的三维模型并完成了驱动装置的虚拟装配;推导了驱动装置各参数间的关系方程,并分析了主要参数对... 通过对国内外非开挖技术中的气动冲击矛冲击机构的研究,设计了地下穿孔机器人的驱动装置;介绍了该装置的结构特点和工作原理,建立了该装置的三维模型并完成了驱动装置的虚拟装配;推导了驱动装置各参数间的关系方程,并分析了主要参数对输出性能的影响;在此基础上进行了驱动装置的冲击性能测试实验,验证了理论分析的正确性,同时测试结果也表明该驱动装置能够满足地下穿孔的动力要求,可为地下穿孔机器人的总体设计提供参考。 展开更多

关键词 地下穿孔机器人 非开挖技术 驱动装置 性能测试

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穿地龙机器人气动冲击机构动密封的研究

17

作者 王茁 孙立宁 +1 位作者 张波 孟庆鑫 《润滑与密封》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期17-19,共3页

介绍了穿地龙机器人气动冲击机构动密封的组成,分别对其梯形沟槽迷宫与活塞环密封方式进行了研究,确定了具体设计参数。经实际检验,采用这种密封能够有效阻止气体的泄漏,使冲击机构在较小的气压(≥0.4 MPa)下任意地起动并形成稳定的振动... 介绍了穿地龙机器人气动冲击机构动密封的组成,分别对其梯形沟槽迷宫与活塞环密封方式进行了研究,确定了具体设计参数。经实际检验,采用这种密封能够有效阻止气体的泄漏,使冲击机构在较小的气压(≥0.4 MPa)下任意地起动并形成稳定的振动,保证了机器人前进所需的驱动力,并使得机器人的穿孔作业操作方便、灵活。 展开更多

关键词 穿地龙机器人 气动冲击机构 动密封

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“穿地龙”机器人地下作业轨迹规划及范围研究

18

作者 李文华 高超 《测控技术》 CSCD 2018年第11期64-67,共4页

为对"穿地龙"机器人的轨迹进行仿真,推导出"穿地龙"机器人运动轨迹的坐标公式,建立了"穿地龙"机器人运动轨迹的数学模型;在轨迹规划的基础上进行有限元分析,研究了"穿地龙"机器人进行打孔作业... 为对"穿地龙"机器人的轨迹进行仿真,推导出"穿地龙"机器人运动轨迹的坐标公式,建立了"穿地龙"机器人运动轨迹的数学模型;在轨迹规划的基础上进行有限元分析,研究了"穿地龙"机器人进行打孔作业时的波及范围,确定了地下作业对周边的影响,对实际施工中轨迹的控制和躲避障碍物的规划奠定了基础。 展开更多

关键词 “穿地龙”机器人 有限元分析 轨迹规划 范围

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“穿地龙”机器人转向机构虚拟样机研究

19

作者 张忠林 安宏涛 +1 位作者 王立权 余志伟 《机械工程师》 2007年第4期17-19,共3页

“穿地龙”机器人是一种特种机器人,主要由锥形头部、转向机构、冲击装置三部件组成,能够实现PE或PVC管、电缆、光缆等中、小直径管线的地下非开挖铺设,有广泛的应用前景和开发价值。文中介绍了“穿地龙”机器人的转向机构,叙述了该机... “穿地龙”机器人是一种特种机器人,主要由锥形头部、转向机构、冲击装置三部件组成,能够实现PE或PVC管、电缆、光缆等中、小直径管线的地下非开挖铺设,有广泛的应用前景和开发价值。文中介绍了“穿地龙”机器人的转向机构,叙述了该机构中头部的摆动原理,建立了头部质心的运动方程,并运用虚拟样机技术对转向机构进行了虚拟装配和对头部质心的运动进行了仿真研究,可得出虚拟装配无干涉和可实现头部质心的各种位姿变化,验证了该转向机构的可靠性,可为“穿地龙”机器人的总体设计提供参考。 展开更多

关键词 “穿地龙”机器人 非开挖技术 虚拟样机 转向机构 运动学仿真

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模糊控制器在“穿地龙”机器人控制中的应用

20

作者 王殿君 刘淑晶 +2 位作者 赵化启 王茁 孟庆鑫 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第6期66-69,72,共5页

"穿地龙"机器人在地下穿孔作业过程中会受到诸多因素的影响,是一个非线性的复杂系统。采用参数自调整模糊控制算法设计了位置模糊控制器,实现了机器人按目标轨迹运动等功能,保证了机器人具有良好的姿态调节能力。轨迹测试结... "穿地龙"机器人在地下穿孔作业过程中会受到诸多因素的影响,是一个非线性的复杂系统。采用参数自调整模糊控制算法设计了位置模糊控制器,实现了机器人按目标轨迹运动等功能,保证了机器人具有良好的姿态调节能力。轨迹测试结果表明:设计的控制器具有良好的鲁棒性,可以保证机器人在土中按照预定的轨迹行走,完成穿孔作业任务。 展开更多

关键词 “穿地龙”机器人 自调整 模糊控制器 !irON-Y: 比例N-Y:

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