四川省科技厅科技支撑计划项目(07GG008-026) 作品数:9 被引量:28 H指数:3 相关作者: 刁燕 陈章平 徐建柱 吴应东 臧纪元 更多>> 相关机构: 四川大学 中国石油天然气集团公司 更多>> 发文基金: 四川省科技厅科技支撑计划项目 更多>> 相关领域: 自动化与计算机技术 机械工程 石油与天然气工程 更多>>
基于计算力矩的微创手术机器人控制 被引量:2 2011年 针对微创手术机器人通常采用的独立PD控制或基于重力补偿的PD控制,都必须预先设定好相应的PD常数,不能随刀具所受有效外载荷而进行自适应调节,从而影响了机器人的定位精度的问题。提出了一种基于计算力矩的控制模型,在拉格朗日动力学模型基础上引进控制量使机器人系统线性化,并且将静力学分析结果作为反馈信号,完成外载荷作用下的轨迹精确控制。在Matlab软件中建立机器人物理模型及控制模型,仿真比较了重力补偿PD控制与基于计算力矩控制所得刀具末端的位置偏差,证实了该模型具有良好的自适应能力。仿真结果也表明该方法的定位精度能够达到0.4 mm以上。 刁燕 陈章平 罗华 吴应东关键词:手术机器人 自适应控制 计算力矩 一种新型混联手术机器人的运动学分析 被引量:11 2010年 根据手术机器人手术操作空间和运动特性要求,提出一种具有冗余8自由度的新型混联手术机器人结构。该混联结构由SCARA(PRR)串联机构和一个2自由度并联转动机构相结合而成。通过建立机器人正向、逆向运动学数学模型,解决了该机器人逆运动学解析解的问题,得到了运动学特征方程;运用蒙特卡洛法求解出机器人的工作空间云点区域分布,得到了由随机点构成的手术工作空间。理论分析和实际仿真结果表明该机器人结构具有良好的运动特性,并满足实际手术动作的工作空间要求,为手术机器人的详细结构设计提供了可靠的理论依据。 刁燕 陈章平 姚林 臧纪元 罗华关键词:手术机器人 运动学分析 基于非完全封闭热场的温度控制策略研究 被引量:1 2009年 针对非完全封闭热场中温度变化具有大惯性、纯滞后、非线性和时变性等特点,建立了一种具有智能比例环节的模糊-PID控制策略,以实现稳定、精确的温度控制。首先,对温度传感器采集的数据进行线性最小二乘法拟合,以减小传感器实测误差;然后,在增量式PID控制器的基础上,结合带智能比例环节的模糊控制器,推导出了具有两者优点的模糊-PID控制算法。开放式滚筒连续加热设备上的实验结果表明:采用该策略控制后,系统的调节时间缩短,响应速度加快,抗干扰能力和适应参数变化的能力都优于单一的PID控制方法,具有更好的动态特性和稳定性,温控精度能在±2℃范围内长期保持。 蒲生 罗华 沈予洪 何东关键词:最小二乘法 模糊-PID控制 动态特性 基于Matlab和Adams的自平衡机器人联合仿真 被引量:7 2012年 为检验自平衡机器人控制系统的准确性及其动静态性能,采用Matlab/Simulink和Adams建立虚拟样机系统的方法。通过建立机器人的状态空间方程并利用LQR方法配置系统极点,设计出状态反馈控制器。分别在Simulink和Ad-ams中建立机器人的控制系统和机械仿真模型,利用二者实现对机器人的联合仿真。仿真结果表明,所设计的控制方法能实现机器人平衡,并具有良好的动静态性能。 徐建柱 刁燕 罗华 高山关键词:自平衡机器人 MATLAB/SIMULINK ADAMS 动力学仿真 气控自动排液系统在天然气集气站的应用 被引量:3 2008年 自动排液系统是油气田天然气处理、加工装置的重要辅助设备,其安全性、可靠性和工艺性直接影响到天然气的稳定生产和输送过程。针对目前常见的机械式、电控式和电气联控式自动排液系统的一些缺点,设计了一种气控的自动排液系统。该装置主要由压力气源、磁浮子液位计、磁—气控制装置和气动调节阀等组成。磁浮子液位计安装于分离器积液包上,根据液位计中的磁浮子指示的液位高度,磁—气控制装置把磁信号转换为气控信号,控制气动调节阀在高液位慢速开启,在低液位快速关闭,从而按工艺要求实现压力容器的自动排液。实际应用证明,该系统能够更好地满足天然气生产的自动排液工艺要求,具有控制精度高、安全性好、性能稳定可靠、易于安装维护等特点。 罗华 张光函 吕荣美关键词:排液 自动化系统 液面计 磁感应 气动系统 冗余度微创手术机器人的速度加速度分析 被引量:2 2011年 为满足微创手术对机器人提出的高平稳性要求,机器人的速度加速度应平滑无突变。考虑球关节结构紧凑的特点,设计出具有冗余自由度的微创手术机器人。根据速度雅克比矩阵进行机器人的正速度分析;基于权重分配原理,运用Lagrange乘子法实现具有冗余自由度机器人的逆速度分析,找到手术工具末端速度与各关节速度的函数关系;通过对速度求导得到各关节的加速度。在Matlab软件中建立机器人物理模型,将速度加速度理论分析结果用以驱动机器人实现运动。仿真结果验证了该机器人能满足高平稳性要求,也证明了微创手术机器人具有很高的轨迹跟踪精度。 陈章平 刁燕 罗华 徐建柱关键词:雅克比矩阵 LAGRANGE乘子法 手术机器人 微创手术机器人远程监控系统设计 被引量:1 2012年 远程监控机器人系统能够实现远距离控制本地机器人。它在危险环境作业中具有不可替代的作用。同时在远程医疗中也具有相当广阔的应用前景。为了建立基于互联网的手术机器人远程监控系统,实现控制数据及视频画面的传输,利用Video for Window(sVFW)在机器人端捕捉摄像头视频信号,H.263算法完成视频信号压缩。信息的传送采用Visual Basic6.0的Winsock控件。详细介绍了远程控制结构和控制协议,以及通信两端软件基于Visual Basic6.0的实现。通过对自主设计的手术机器人实验表明,该远程监控方案是可行、有效的。最后展望了远程监控的发展趋势以及本系统需要改进的地方。 吴应东 刁燕 徐建柱关键词:微创手术机器人 远程监控 互联网 某新型微创手术机器人运动控制系统的研发 2011年 以微创手术机器人运动控制系统的研发过程作为重点内容,从手术规划、机器人构型和控制系统等方面对某大学正在研制的某新型微创手术机器人进行了介绍,并就机器人控制策略的选择、如何建立微创手术机器人数学控制模型、控制系统硬件的组建以及软件的开发过程都做了详细描述。采用了混联结构和基于计算力矩的控制策略的新型微创手术机器人,可实现点位控制和轨迹跟踪两种不同控制方式,能够在医生的操控下,完成一些简单的微创手术动作。 吉次自古 刁燕 陈章平关键词:微创手术机器人 控制策略 运动控制系统 基于MEMS的微创手术机器人位姿检测及精细控制 被引量:1 2011年 针对微创手术提出的高精度和高实时性要求,采用基于光电传感器和微机械陀螺的双重闭环控制模式,实现微创手术机器人的位姿检测与精细控制。编码器、光栅尺所检测的各关节实时位移,输入到运动控制卡中,构成第一层反馈环节;基于微机械陀螺检测的角速度信息,利用基于二次插值构造的数字积分方法,在DSP中进行积分得到角位移,供上位机调用,构成第二层反馈环节。试验验证该双闭环检测控制模式能有效弥补电机运转偏差和各杆件加工误差;构造的数字积分方法在满足实时性要求的前提下,具有很高的精度,最大偏差不超过0.0172°;可以很好的保证微创手术机器人的微小动作要求。 王运飞 陈章平 罗华关键词:手术机器人 陀螺仪 编码器