国家教育部博士点基金(20030056030) 作品数:12 被引量:124 H指数:6 相关作者: 王树新 李群智 贠今天 曹毅 丁杰男 更多>> 相关机构: 天津大学 天津医院 天津工业大学 更多>> 发文基金: 国家教育部博士点基金 国家自然科学基金 天津市科技发展战略研究计划项目 更多>> 相关领域: 自动化与计算机技术 更多>>
具有交互夹持力感觉的主从触感装置 被引量:2 2006年 面向血管显微外科手术,研究开发了一套具有交互夹持力感觉的主从触感装置.提出了主操作手的基本设计原则,并应用可操作性基本原理与方法进行机构构型综合,设计了主操作手的夹持力感觉装置;建立了主操作手的多体动力学模型,对运动过程中各关节动态特性进行仿真验证;基于夹持力的数学模型,分析了手指系统在不同模式下夹持力与运动关系.对整套系统进行性能测试与动物实验研究.实验结果表明:主操作手基于可操作性原理的综合构型具有较好的动力学特性,适合医生操作;手指的夹持力与两弹簧的弹力差成正比;该装置能够实现主从操作下的交互夹持力感觉. 李群智 王树新 刘丹 贠今天关键词:显微外科手术机器人 动物实验 显微外科手术机器人——“妙手”系统的研究 被引量:50 2006年 描述了一套显微外科手术机器人系统———“妙手(M icroHand)”.该系统采用主从遥操作方式,主从手为同构异型模式:主手是具有三维力感觉功能的PHANToM Desktop,从手是针对显微外科手术特点而设计的高精度关节型机器人.从手末端安装有六维力传感器M in i40,将检测到手术环境的力信息反馈给主手,从而使手术医生通过PHANToM感受手术环境的三维力信息.本系统成功地对兔子颈部和腿部1毫米动脉进行了血管吻合手术操作,证明了它的有效性. 王树新 丁杰男 贠今天 李群智 韩保平关键词:显微外科 手术机器人 血管吻合 异构 力感觉 计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型及其控制策略 2005年 为了实现柔性机械臂主动柔性控制,基于Kane方程推导建立在惯性参考坐标系中的刚柔机械臂的非线性动力学模型,并利用假设模态的方法对方程进行离散.在对刚柔机械臂进行主动柔顺控制时,柔性机械臂要受到未确定外部环境的约束,因此,建立了计及环境特征的一般柔性多体系统动力学模型以及计及环境特征的刚柔机械臂动力学模型,并分析研究了刚柔机械臂主动柔顺控制策略. 贠今天 王树新 丁杰男关键词:环境特征 动力学模型 主动柔顺 面向灵活工作空间的显微外科手术机器人设计 被引量:14 2005年 在分析医生显微缝合与打结动作和操作空间布置的基础上,采用向两个方向投影的方法,对医生的动作进行了记录和量化分析.分析了测量数据与机器人灵活度的关系,并以该关系作为整个设计分析的基础.根据投影几何以及显微手术数据得到了从手末端工具准确的三维灵活操作空间.根据测量得到的灵活空间运用逆运动学原理,对机器人的机构参数和关节的运动范围进行了计算.在理论分析和设计的基础之上,加工出了一台显微手术样机(MicroHand). 曹毅 王树新 邱燕 贠今天 李群智关键词:显微外科手术机器人 灵活工作空间 逆运动学 基于ARM微控制器的医疗机器人主从夹持控制系统设计与实现 2016年 利用ARM微控制器,基于本实验室自主研发的医疗机器人用关节式主操作手和从操作手的手指系统,构建了主从遥操作夹持控制系统。本文设计了AT91RM9200 ARM微控制器与外围器件的硬件电路,并在运行于硬件平台的LINUX操作系统上开发了相应的硬件驱动程序。实验表明该系统可以有效控制缝合针的夹持操作。 邱波 王树新 李群智关键词:医疗机器人 ARM微控制器 基于随机概率的机器人工作空间及其解析表达 被引量:29 2005年 文章采用随机概率的蒙特卡罗方法得到了平面机器人的工作空间。由于此方法不用对机器人进行逆解计算 ,也不必直接对奇异值进行计算 ,所以非常适于工作空间边界曲线的绘制。文章的另一个目的在于扩展以往的方法 ,更有效地确定一般平面机器人工作空间的解析表达式。由于工作空间是由一系列的直线或圆弧曲线构成 ,根据关节变量与工作空间的对应关系 ,区分线段的关键点可以容易的得到。最后 ,文章采用最小二乘法对线段进行了拟合 。 曹毅 王树新 李群智关键词:机器人工作空间 蒙特卡罗方法 主从式外科手术机器人实时控制算法 被引量:9 2006年 针对机器人运动模型的非线性,导致异构型主从式外科手术机器人系统控制算法需要大量的计算的问题。基于线性化的思想,利用逆Jacobian矩阵将笛卡尔速度映射到关节速度,并用关节瞬时速度代替微小时间段内位移,线性化机器人运动学模型,减小计算量,满足机器人实现缝合打结等手术操作的实时性要求。通过增加反馈环节,消除机器人在工作空间下线性化模型的误差累积,提高系统整体大范围运动精度。关节空间内的样条插值方法,有效改善机器人运动特性,消除人手的抖动。本算法应用在“妙手”外科手术机器人系统上,成功地对兔子腿部微细动脉进行血管吻合手术操作。 丁杰男 王树新 贠今天 李群智 韩宝平关键词:遥操作 样条插值 喉部外科手术机器人系统机构设计与运动学分析 被引量:3 2006年 研制开发了主从操作方式的喉部外科手术机器人系统,可以有效避免传统手术中医生操作的双手的干涉问题.在分析与综合支撑喉镜下喉部手术工作空间和动作要求的基础上,详细设计了从操作手的机械结构,并建立了机器人双臂的运动学方程,进行了系统运动可操作性分析.分析结果表明,直线移动关节不影响机构可操作性,系统具有较好的可操作性与可靠性,能够满足手术的要求. 李群智 王树新 丁杰男 郭岳山 周永春关键词:支撑喉镜 微创外科 “妙手”系统机械结构设计与优化 被引量:13 2006年 为了辅助医生更好地完成显微外科手术,开发了一种主从异构的显微外科手术机器人系统———“妙手”系统.“妙手”系统的主手为商业化的Phantom Desktop主手,从手为针对显微外科血管缝合而设计的“妙手”从手.从手包括位置机构和姿态机构.位置机构通过丝传动实现双四连杆机构的运动特性;姿态机构采用三轴交汇于一点的设计思想.通过分析双四连杆机构的运动特性,根据Angeles运动灵活度指标对双四连杆机构进行了优化.结果表明:当双四连杆机构前三级杆等长且I级杆与III级杆垂直时,机构运动灵活度取最大值. 岳龙旺 许天春 贠今天关键词:显微外科手术机器人 显微外科手术机器人协同工作空间分析 被引量:8 2005年 介绍了自主研发的“妙手”主从遥操作显微外科手术机器人系统,该系统的主手为两个Phantom Desktop装置。确定合理的主手布局对于提高整个系统的易操作性有重要的作用。运用蒙特卡罗法对主手的单个和协同工作空间进行了分析。通过不同布局时主手协同工作空间的对比分析,得出如下结论:当两只主手相对布置、两主手中心点之间相距300mm时,可获得最大的形状规则的共同工作空间。研究结果不仅对改进“妙手”系统的性能有重要意义,而且对于研制开发双操作臂主手也有重要的参考价值。 岳龙旺 王树新 曹毅 贠今天关键词:显微外科手术机器人 蒙特卡罗法