MRI乳腺介入机器人的控制系统设计与分析

更新时间：2020-03-13 15:30:54 大小：3M 上传用户：守着阳光1985 查看TA发布的资源 标签：mri 机器人 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着乳腺癌的高发，其治疗方法也越来越得到重视，基于图像导航微创介入式手术越来越被广泛应用，而图像导航技术又以MRI(核磁共振成像)效果最好、检出率最高，所以研究在核磁环境下工作的乳腺介入机器人及其控制系统有着重要的意义。但由于MRI具有高磁场，且医用手术要求其具备较高的定位精度，这就为设计并研究能在核磁环境下工作的乳腺介入机器人的控制系统提出了难题。论文主要对乳腺介入机器人本体控制规律进行了研究，完成对控制系统的设计与分析，本文主要内容如下：

首先，分析乳腺介入机器人本体的结构特点，根据D-H法建立机器人连杆坐标系。根据运动学知识分析得出机器人各连杆及关节几何参数，又根据正、逆运动学分析法求得正解变换矩阵和逆解隐式方程，最终得出各关节变量、几何参数和末端相对位置姿态三者的关系。

其次，根据机器人的工作需求设计以“PC+单片机”形式的上、下位机总体控制方案，选用Arduino Mega2560作为控制芯片，并对控制器的电源电路、通信电路等进行设计。确定电机、驱动器等其他控制系统中的硬件部分，并利用MATLAB/Simulink建立电机仿真模型并对细分模块进行研究。说明各元器件之间的连接方式，完成控制系统硬件的设计研究。利用Arduino IDE软件编写单片机控制程序，利用LabVIEW2012设计上位机控制界面，通过串口实现与Arduino Mega2560单片机之间的通信，完成基于Arduino Mega2560单片机的乳腺介入机器人运动控制。

最后，根据乳腺介入机器人的整体结构及运动特点搭建实验平台，进行机器人位置控制实验，分析实验中所产生的误差原因，经数据函数拟合，脉冲补偿处理后再次进行实验，控制精度提高，满足乳腺介入手术要求。进一步研究和应用奠定了良好基础。