多维微创手术机械手精确定位控制技术研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gang_zai1314
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由于科技在不断的进步,社会对包括医疗领域在内的各个领域都提出了越来越高的要求。为了提高脊柱外科微创手术的成功率,提高脊柱微创手术机械手的定位精度,本文主要对其控制策略和空间映射算法进行了研究。  首先,针对本课题所研究的脊柱微创手术机械手,分析了其运动学正逆解问题。研究了手术机械手的主从控制策略,本文采用的控制策略是基于主手位置增量的主从控制与空间变比例控制相结合的策略,将主从端之间的实时位置差引入到反馈环节中以达到更好的主从跟随效果,提高系统的控制精度。  其次,分析了空间映射方法和基本原理的理论知识,对基于矩阵奇异值分解(SVD)空间映射算法和基于无迹卡尔曼滤波(UKF)空间映射算法进行了研究。  最后,研究了脊柱微创手术机械手的运动控制系统及其控制模式。  基于上述的研究,经过MATLAB仿真实验,验证了机械手正逆解的正确性;对照剖析了SVD空间映射算法和UKF空间映射算法,验证了SVD算法不能满足系统要求,因此采取UKF空间映射算法,提高系统的定位精度。
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