文档介绍：摘要关键词:随着相关技术的迅速发展,主从异构机器人系统在微创手术中得到了成功的应用。主从异构机器人面向操作者和手术需求进行设计,具有设计周期短和针对性强等优点,但由于主从异构机器人的异构性对机器人的控制、设计和制造等方面都产生了不可忽视的影响,需要在研究的基础上,提出适当的解决措施。本文就不同的主从异构机器人的误差分布情况进行了分析和比较,探讨了减小主从异构机器人末端误差的相关方法。首先,分别具体分析了魇帧饪剖质趸魅撕汀懊手”喉部手术机器人的机构特点以及运动方式。在此基础上,确定了机器人各杆件上的坐标架和关节参数,并运用机器人领域中的通用建模方法瓾方法,建立主手和从手机器人的运动学模型。其次,分析了影响主从机器人末端执行器的误差的因素,比较了各种机器人误差建模的方法。并选用了矢量法中的摄动法,在主从手运动学模型的基础上分别建立主手和从手机器人的误差模型。最后,提出利用蒙特卡洛方法模拟主手和从手机器人的姿态误差在其工作空间内的分布状况,并在软件环境中,最终实现计算、统计机器人末端误差值和绘制主从手误差分布图。通过比较不同主从手误差分布差异和运动匹配性,进一步讨论主从手操作过程中减小末端执行器误差的有效方法。手术机器入主从异构机器人蒙特卡洛误差分析
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第一章绪论引言主从式机器人的发展状况主从式机器人是机器人技术领域的一项重大突破【。主从式机器人技术把人主从式机器人是世纪年代在美国发展起来的,是一种能够在人难以接近和对人体有害的环境或者在人难以胜任的工作中完成精细操作的远距离操作系统。主从式机器人系统主要由以下三部分组成:主机械手,通讯系统和从机械手。操作者一侧的机器人称为主手机器人,接受命令在作业现场工作的装置叫作从手机器人。由于目前几项支撑技术埂⒖刂啤⒋ǜ泻腿斯ぶ悄还不能提供全自主所需的技术,所以全自主式智能机器人是短期内难以达到的目标,从而研究重点转为半自主式机器人或者主一从操作机器人。主从式机器人将人的智慧与机器人的强大功能有机结合起来,主要应用于非结构化环境下工作。无论是在核工业、军事还是在现代医学领域中都可以看到主从式机器人的身影。近几年,随着社会的进步和生活水平的不断提高,人类对自身疾病的诊断、治疗、预防以及卫生健康给予越来越多的关注。为了提高医疗诊断的准确性和治疗的质量,医疗机器人技术得到了迅速的发展,己经成为当今世界发展速度最快、贸易往来最活跃的高科技产业之一。‘主从式医疗机器人已经逐渐成为特种机器人技术研究的重点和热点,此类医疗机器人的开发目的主要是完成各类微创手术和显微外科手术。为了能够使手术机器人顺利地完成复杂精细的动作,本文主要针对主从式医疗机器人的误差分布状况进行了分析,以提高其操作的精度。和机器人结合起来,在人类所不能和不便完成的位置或变化环境下,利用主从式机器人进行操作。这既拓展了人的行为和感知能力,又充分展现人类智能的优势,带来了巨大的经济效益。第一个现代主从操作机器人可以认为是年在美国制作的机械式主从机器人“甅薄R院舐叫7⒘耸褂玫缁牡ハ蚝退.
进行主从式医疗机器人的研究与开剔。手术机器人系纠引,如图控制方式的电气式主从机器入。第一个利用力传感器和直流电机的位置一力控制方式的主从机器人,则是由美国的四十年代初期,,并把他们首次研制成的机械手取名为主从虺颇D机械手【篔从第一台用于处理放射性材料的机械连接式主从机械手问世至今,从连接与控制方式上来说,它经历了以下两个阶段【】:凳街鞔踊凳机械式主从机械手采用的控制方式为开关控制及主从控制,每一个动作都是由人发出命令,然后机器人按人的命令动作。它操作范围小,负载能力低,密封性能差,而且在实用中有两个明显的缺点:一是作业效率极低,二是信号传输困难并存在延时。这种机械手由于其多种局限性而很快被改进或淘汰了。电动式主从机械手这也是目前研制最多,使用最广的主从系统。它是从实用要求出发基于传感器发展起来的监控机器人,把操纵者推到监控一级,执行级由机器人独立完成。是一种真正的远距离控制系统,不仅保留了机械式主从机械手操纵灵巧和动作准确的优点,从手跟随主手运动,同时主手也能适应从手的操作过程。它在操作范围,负载能力,密封性等方面,大大优于机械式主从机械手。主从式机器人技术已经在工业、海洋开发、空间勘探、医疗等领域,取得了巨大的经济效益,有着广阔的应用前景。随着人类对医疗水平的要求不断提高,先进机器人技术在医疗外科手术规划模拟、微损伤精确定位操作、无损伤诊断与检测、新型手术医学治疗方法等方面得到了广泛的应用。主从式机器人技术同时也被广泛应用于各种外科手术【浚纾合晕⑼饪剖质酢神经外科手术、微创外科手术、整形外科手术、胃肠道检测和其它手术中。主从式医疗