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腹腔微创手术机器人控制系统设计与实现
资料介绍
微创外科手术具有创伤小、可减轻患者痛苦、术后恢复快、医疗成本低等诸多优点，因此在外科手术领域中得到广泛应用并迅速发展。而机器人技术的发展和应用，提高了微创外科手术质量，降低了医生劳动强度。所以，微创外科手术机器人的应用得到了极大的重视，并已成为医疗机器人领域的研究热点。
结合国家“863”计划资助项目“腹腔微创手术机器人系统研究”，本文对腹腔微创手术机器人的控制系统进行研究和构建，根据机器人各部分的控制要求，设计控制电路板，搭建电机驱动控制模块等。最后将各控制模块进行连接和集成，实现控制要求。
本文对腹腔手术机器人的从手机械臂进行运动学分析和求解。建立 D-H坐标系，求解机器人运动学正解；采用几何法求解运动学逆解，并求解机器人的雅可比矩阵。
从硬件和软件两方面来完成控制系统的设计。硬件方面，设计继电器、制动器的控制电路、集成布线电路板和单片机串口通讯模块，完成电机与驱动器的连接。软件方面，编写单片机串口通讯程序、PC机串口通讯类和PLC控制程序。
组建腹腔手术机器人的视觉成像系统，为医生提供清晰的手术视野。完成脚踏板的设计和控制面板的加工，作为控制信号的输入。同时设计操作平台和控制柜，将控制系统连接后安置其中，并在平台之上设置操作按钮和监视设备，方便医生的手术操作。
将设计的机械部件加工组装，并完成各电路板的制作。将各电气模块安装固定，进行连接调试；测试单片机和PC串口通讯程序；运行 PLC程序，测试直线关节运动情况。
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