检索结果-内蒙古大学图书馆

机器人 2011年第1期33卷 53-58页

作者：谢琦潘博付宜利王树国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150080

根据机器人辅助腹腔微创手术任务的特点,采用高性能工业计算机为平台,构建以PCI总线方式通讯、功能可扩展的硬件结构,设计手术机器人主从控制系统.针对传统的基于运动学反变换法的主从控制存在超越函数和存在多解而影响主从响应速度的问... 详细信息

根据机器人辅助腹腔微创手术任务的特点,采用高性能工业计算机为平台,构建以PCI总线方式通讯、功能可扩展的硬件结构,设计手术机器人主从控制系统.针对传统的基于运动学反变换法的主从控制存在超越函数和存在多解而影响主从响应速度的问题,基于等效微分变换法,提出适合手术机器人的实时主从控制算法.设计了适合手术机器人实时主从控制的实时快速轨迹规划方法,解决经典轨迹规划方法需要预知运动轨迹、离线计算的问题.通过设计数字滤波器,对主手信号进行二次滤波,消除了手术医生手部抖动对手术机器人精度的影响.

关键词：微创外科手术机器人主从控制轨迹规划抖动消除

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基于解耦线性化的变刚度关节动态刚度辨识

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机器人 2015年第5期37卷 522-528页

作者：尹鹏李满天查富生王鹏飞孙立宁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150080

为了能够利用变刚度关节实现对机器人动态特性的调整,需要对关节的动态刚度进行有效的辨识和控制.本文首先根据机器人变刚度关节的结构特点建立了简化模型,并对其刚度输出特性表达做出假设;然后对模型中的力矩相关参数进行解耦,消除了... 详细信息

为了能够利用变刚度关节实现对机器人动态特性的调整,需要对关节的动态刚度进行有效的辨识和控制.本文首先根据机器人变刚度关节的结构特点建立了简化模型,并对其刚度输出特性表达做出假设;然后对模型中的力矩相关参数进行解耦,消除了关节刚度调节参数对力矩的影响,获取与刚度辨识相关的归一化力矩;利用泰勒展开对归一化力矩进行线性化处理,采用卡尔曼滤波器进行了系数优化,并进一步实现了对关节动态刚度的辨识.仿真中该刚度在线辨识方法可以将辨识误差控制在±2%以内,在实现动态刚度辨识的基础上研究了基于前馈的刚度闭环控制方法,通过仿真实验验证了该方法对于机器人关节刚度闭环控制是有效的.

关键词：变刚度柔性关节动态刚度辨识解耦

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腹腔镜机器人控制系统的设计及实现

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机器人 2008年第4期30卷 340-345,352页

作者：付宜利潘博杨宗鹏王树国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150080

根据机器人辅助微创手术任务的特点设计了腹腔镜机器人控制系统.研究了基于运动控制卡的开放式机器人控制器结构,设计了机器人伺服系统及相应控制器硬件接口,采用面向对象的技术和模块化思想开发了系统控制软件,应用灵活度和可操作度概... 详细信息

根据机器人辅助微创手术任务的特点设计了腹腔镜机器人控制系统.研究了基于运动控制卡的开放式机器人控制器结构,设计了机器人伺服系统及相应控制器硬件接口,采用面向对象的技术和模块化思想开发了系统控制软件,应用灵活度和可操作度概念建立了腹腔镜机器人的手术规划和控制平台.通过调试伺服参数提高了系统控制性能.实验表明,该腹腔镜机器人控制系统具有稳定性、高可靠性和多任务适应性,满足微创手术需求.

关键词：微创外科手术腹腔镜机器人控制系统

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面向侦察机器人的气动弹跳机构建模与分析

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机器人 2010年第4期32卷 510-515页

作者：刘刚峰赵杰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150080

为提高侦察机器人的运动和生存能力,本文将弹跳运动与轮式运动相结合,建立了一种新型侦察机器人.本文以一种新颖的气动弹跳机构实现了机器人的弹跳运动,介绍了气动弹跳机构的特性,推导了气动弹跳过程中各耦合参量之间的关系,分析了弹跳... 详细信息

为提高侦察机器人的运动和生存能力,本文将弹跳运动与轮式运动相结合,建立了一种新型侦察机器人.本文以一种新颖的气动弹跳机构实现了机器人的弹跳运动,介绍了气动弹跳机构的特性,推导了气动弹跳过程中各耦合参量之间的关系,分析了弹跳高度的影响因素,并进一步提出调整换向气阀开关时间从而控制机器人弹跳高度的控制方案.最后,对所设计的气动弹跳机器人进行了越障分析和实验验证.结果表明了该侦察机器人气动弹跳机构的合理性和实用性.

关键词：气动弹跳机构侦察机器人建模与分析弹跳高度控制

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水下焊接机器人变质心补偿控制

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机器人 2020年第3期42卷 289-300页

作者：罗阳陶建国邓立平邓宗全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150080

为了补偿由于3自由度直角坐标式机械臂移动引起的HITUWV水下焊接机器人质心变化,提出基于变质心模型的自适应滑模控制方法(CVM-ASMC).首先建立机器人变质心模型,精确地描述水下焊接机器人的变质心特性.随后,设计基于变质心模型的自适应... 详细信息

为了补偿由于3自由度直角坐标式机械臂移动引起的HITUWV水下焊接机器人质心变化,提出基于变质心模型的自适应滑模控制方法(CVM-ASMC).首先建立机器人变质心模型,精确地描述水下焊接机器人的变质心特性.随后,设计基于变质心模型的自适应滑模控制器,实现高精度变质心补偿.实验结果表明,相较于传统PID(比例-积分-微分)控制器与基于模型的PID控制器,提出的CVM-ASMC具有更高的精确性、更好的稳定性以及更低的能耗.因此,CVM-ASMC可以满足水下作业稳定与高精度运动控制要求.

关键词：水下机器人乏燃料池变质心模型自适应滑模控制

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主被动混合式微创手术机械臂机构设计及灵巧度优化

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机器人 2013年第1期35卷 81-89页

作者：马如奇董为杜志江李刚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150080

研制出一款可开展微创手术的双机械臂机器人系统,该系统配合手术微器械可以实现精确的腹腔内手术操作.通过分析微创手术的手术环境及手术操作特点,提出了采用机器人开展微创手术对机器人自身机构设计的基本要求,并在此基础上重点对机械... 详细信息

研制出一款可开展微创手术的双机械臂机器人系统,该系统配合手术微器械可以实现精确的腹腔内手术操作.通过分析微创手术的手术环境及手术操作特点,提出了采用机器人开展微创手术对机器人自身机构设计的基本要求,并在此基础上重点对机械臂机构进行设计和优化.该机械臂可以按照微创手术的实际需求,实现机器人的术前摆位、术中器械操作及器械的快速拆装更换,并且可以从机构上保证术中器械在患者腹壁切口处位置不变,避免术中因手术器械运动而对腹壁切口造成非手术性损伤.此外,借助于机器人雅可比矩阵的奇异值,构造了基于条件数和可操作度的综合灵巧度评价指标函数,并采用序列二次规划算法对机械臂杆件参数进行优化.优化结果表明,机械臂具有良好的各向同性及可操作度,很好地满足了微创手术对机械臂机构灵活性的要求.

关键词：微创外科手术机械臂优化机构灵巧度机构设计

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基于仿真的外科手术机器人术前引导优化

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机器人 2014年第3期36卷 300-308页

作者：闫志远杜志江吴冬梅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150080

给出一种保证术中较高灵巧度、可达性和可视化指标的手术机器人布置方法，建立一个能够辅助医生完成手术机器人术前布置的虚拟现实系统。基于粒子群优化算法提出了引导手术切口布置和机器人摆位的方法，该方法不仅能够有效完成针对某一... 详细信息

给出一种保证术中较高灵巧度、可达性和可视化指标的手术机器人布置方法，建立一个能够辅助医生完成手术机器人术前布置的虚拟现实系统。基于粒子群优化算法提出了引导手术切口布置和机器人摆位的方法，该方法不仅能够有效完成针对某一手术空间的摆位优化，还通过手术空间划分并赋予权值的方法来反映手术空间内部差异，在空间分割的基础上提出加权平均的全域各向同性和多臂协同性两个目标函数，分别反映机器人系统的单臂性能和三臂协作能力。该方法可以在兼顾手术机器人性能和手术空间内部差异的前提下直观地引导医生完成复杂的术前设置工作。实验证明，3只臂的灵巧度优化结果均高于不加权方法，三臂协作能力指标相对不加权方法提高25%～30%，而且优化结果能够优先满足手术空间内的重要区域。

关键词：机器人摆位切口布置空间细分协作空间粒子群优化

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微创手术机器人力反馈主手重力补偿研究

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机器人 2020年第5期42卷 525-533页

作者：王涛潘博付宜利王树国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150080

针对医生操作微创手术机器人力反馈主手进行主从微创手术时力反馈主手各杆件重力阻碍操作性能的问题,基于虚位移原理对力反馈主手各关节的重力矩进行推导,并采用Adams仿真软件对其进行验证.该方法适用于开链和闭链结构的机器人臂,与传... 详细信息

针对医生操作微创手术机器人力反馈主手进行主从微创手术时力反馈主手各杆件重力阻碍操作性能的问题,基于虚位移原理对力反馈主手各关节的重力矩进行推导,并采用Adams仿真软件对其进行验证.该方法适用于开链和闭链结构的机器人臂,与传统的牛顿-欧拉法和拉格朗日法相比,它不需考虑速度、加速度,且简单有效.然后采用电机驱动的方式对力反馈主手的各连杆重力进行补偿,实现了重力的完全补偿.实验结果表明,基于虚位移原理的主动重力补偿能够达到较好的补偿效果,将未补偿前的重力矩作用减小了60%以上,提高了力反馈主手的操作性能.

关键词：力反馈主手重力补偿虚位移原理 Adams仿真主动补偿

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基于月球车轮地作用地面力学积分模型的月壤力学参数辨识方法

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航空学报 2011年第6期32卷 1112-1123页

作者：丁亮高海波邓宗全熊历冰郭军龙吕焱哈尔滨工业大学机器人技术及系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080

月壤力学特性参数的研究可以使人们了解更多的星球地质学信息,也是进行月球探测车等设备开发以及未来从事人类月球活动的工程基础。利用月球车轮地作用测试平台和模拟月壤对6种不同尺寸和轮刺的车轮进行试验,利用传统压板试验和剪切试... 详细信息

月壤力学特性参数的研究可以使人们了解更多的星球地质学信息,也是进行月球探测车等设备开发以及未来从事人类月球活动的工程基础。利用月球车轮地作用测试平台和模拟月壤对6种不同尺寸和轮刺的车轮进行试验,利用传统压板试验和剪切试验测量土壤力学参数。针对月球车轮地作用地面力学积分模型进行耦合度和参数敏感度分析,进而将8个力学参数分为3组,即接触角系数、承压特性参数和剪切特性参数。提出一种循环迭代的参数辨识方法,利用相关度最大的挂钩牵引力、沉陷量和前进阻力矩分别对3组参数依次进行辨识。采用试验数据进行验证,结果表明,此方法可以高精度地辨识土壤的3个剪切参数,组合沉陷模量可以设定为一典型值,接触角系数和沉陷指数系数与车轮相关,反映了车轮的轮刺效应和尺寸效应。该方法避免了简化模型带来的参数辨识误差,实现了对于月壤参数的全面辨识,既可以估计月壤特性,还可以提高轮地作用力学模型的预测精度。

关键词：月球车轮地作用地面力学参数辨识月壤滑转率月球着陆

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基于等效阻力矩的机器人关节反向驱动控制

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华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第S1期43卷 49-52页

作者：刘赫潘博付宜利王树国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150080

针对微创手术机器人术前手动调整困难的问题,以简化的单关节为对象研究其反向驱动的控制方法.建立关节的等效阻力矩模型,通过参数辨识实验得到系统的动力学参数.为获得准确的关节转动速度和加速度等信息,搭建状态观测器对系统状态进行重... 详细信息

针对微创手术机器人术前手动调整困难的问题,以简化的单关节为对象研究其反向驱动的控制方法.建立关节的等效阻力矩模型,通过参数辨识实验得到系统的动力学参数.为获得准确的关节转动速度和加速度等信息,搭建状态观测器对系统状态进行重构,并通过仿真确定合理的观测器反馈矩阵.利用状态观测结果结合关节等效阻力矩模型实现单关节的反向驱动控制方法.实验结果表明:所设计的控制方法能够较理想地补偿反向驱动过程中重力、摩擦力和惯性力的影响,使反向驱动所需力矩的平均值降低70%以上,且有效改善了关节运动过程中的爬行问题.

关键词：机器人关节反向驱动控制系统参数辨识状态观测器阻力矩补偿

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