一种新型的鼻腔内窥镜辅助机械手的研究

摘要

本文在上海第一人民医院自行研制的夹持机械手的基础上，与上海第一人民医院合作，提出了一种新型的串联式鼻腔内窥镜辅助机械手并分析了整个检测机器手研制的全过程，机械手的本体结构，机械手运动学及机械手关节变量的逆解，着重讨论了机器手的控制方法，机械手的语音控制，机械手中多电机协调控制的方案和实现方法。1. 鼻腔内窥镜辅助机械手本体的研究在比较分析了并联和串联机械手的优缺点的基础上，本文着重分析了串联结构的鼻腔内窥镜辅助机械手的模块化结构。特别提出了一种直流电机自锁装置，有效地解决了直流电机断电后自锁的问题。同时，本文分析了机械手各关节变量的相对关系以及机械手关节变量的逆解，为机械手的控制做了充分的准备。2. 鼻腔内窥镜辅助机械手控制系统的研究本文针对鼻腔内窥镜辅助机械手系统的复杂性和对动作要求的快速性，将各执行模块按功能进行了分类，设计了一个集键盘控制和语音控制等双重控制方式的多级集散控制系统。详细描述了其设计思想，对硬件电路和软件编程都给出了较为具体的介绍。着重介绍了一种以RSC-164为内核的语音控制电路。3. 直流电机的调速及多电机协调控制的研究鼻腔内窥镜辅助机械手具有四个关节。为了加快机器人的运动速度，节省手术时间，各关节的协调控制非常重要。本文分析了直流电机的数学模型和直流电机调速的基本分法。比较了几种典型的电机协调控制的基本方案。