主从遥操作手术机器人的主手附加位移补偿
2021-07-13贠今天李浩然
天津工业大学学报 2021年3期
关键词:模型
贠今天 ,李浩然
(1.天津工业大学机械工程学院,天津 300387;2.天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室,天津300387)
遥操作机器人技术是现今机器人技术发展的前沿,在未来的医疗领域极具应用价值[1-3]。遥操作手术机器人技术解决了医生与患者远距离手术的问题,使患者能够在最佳时间得到救治,节省了时间和人力成本。
遥操作手术机器人技术中准确的力反馈与精确的位置控制,即遥操作中良好的透明性[4],一直是遥操作所追寻的目标。准确的力反馈能够使医生在手术过程中更加具有沉浸感[5],使医生能够更真实地感受手术器械与患者身体组织之间的相互作用力[6-7];精确的位置控制[8-9]使得医生操作手术刀切割患者身体组织更为理想和安全。目前,在实际的遥操作运行过程中还存在定位精度和误差的问题[10]。凌颢等[11]选用拉格朗日方程建模,并依据模型特征在模型中补入Stribeck摩擦模型,对机器人主操作手的杆件重力、惯性力以及摩擦力进行补偿,提高了主操作手的精确性。Meli等[12]运用皮肤反馈代替触觉反馈“感觉减法”,超越了其他非运动性的遥控操作中的反馈技术,使遥操作力反馈更为准确。Park 等[13]发现如果环境刚度小于基于无源能量边界法稳定的可显示刚度,就可以通过设置能量边界法中的第2 个控制参数来提高遥操作系统的透明性。桑宏强等[14]针对现有微创外科手术机器人缺乏力感知和力反馈问题,提出了基于外力观测器的微创机器人鲁棒滑模双边力反馈控制结构,提高了微创手术的操作精度。……
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