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面向微创外科手术机械臂的主动力摆位控制策略  
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【英文篇名】 An active force positioning control strategy for the minimally invasive surgical manipulator
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【作者】 王伟; 杜志江; 闫志远; 王伟东;
【英文作者】 WANG Wei; DU Zhijiang; YAN Zhiyuan; WANG Weidong; Harbin Institute of Technology; State Key Laboratory of Robotics and System;
【作者单位】 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室;
【文献出处】 哈尔滨工程大学学报 , Journal of Harbin Engineering University, 编辑部邮箱 2017年 12期  
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【中文关键词】 微创外科手术机器人; 人机交互; 力矩控制; 重力补偿; 虚拟工具; 术前规划; 顺应控制; 主动关节; 被动关节;
【英文关键词】 minimally invasive surgical robot; physical human-robot interaction; torque control; gravity compensation; virtual tools; preoperative planning; compliance-control; active joint; passive joint;
【摘要】 为了实现微创外科手术机器人的主动手术姿态调整,针对微创手术机械臂的RCM机构特点以及主被动关节相结合的摆位方式,本文提出了基于关节力矩的虚拟工具控制算法以实现操作者与手术机械臂之间的力交互过程。该算法以在关节处安装力矩传感器的方式进行交互力的采集,并结合采样数据提出了一套完整的重力矩补偿方法。根据关节处的受力情况,力控制模型能够实时调整模型参数以响应主动力摆位不同阶段的动态要求。在自行研制的微创外科手术机器人样机上进行相关的实验验证,实验结果表明:各关节的重力矩补偿模型效果明显,基于关节力矩的虚拟工具模型能够实现柔顺自然的人机交互过程,并具有较高的可控性和稳定性,可以较好地完成微创外科手术机械臂的手术位姿调整。
【英文摘要】 In this study,a virtual tool control algorithm based on joint torque is proposed in order to realize the force interaction between the manipulator and a human.Further,this study aims to achieve the surgical gesture adjustment of a minimally invasive surgical robot in accordance with the characteristics of the RCM mechanism and the force positioning mode containing the active and passive joints.The interaction force was estimated using the torque sensor that was installed in the joints,and a complete set of ...
【基金】 国家自然科学基金项目(61403107)
【更新日期】 2018-02-10
【分类号】 TP241
【正文快照】 机器人辅助微创手术是将机器人技术与腹腔镜微创外科手术技术相融合产生的新型治疗手段,在继承传统微创手术创伤小、感染率低、并发症少及术后恢复快等优点的同时,从根本上解决了腹腔镜微创手术带来的操作弊端[1-2]。目前机器人辅助微创手术技术已成为机器人领域的研究热点,许?

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