基于磁共振成像导航的气动手术机器人控制系统设计

摘要：

目的 进行基于磁共振成像(MRI)导航的气动手术机器人控制系统设计.方法 构建以气压和超声波电机相结合的机器人驱动系统和基于PID控制的气缸位置控制回路.通过系统辨识,建立气动伺服系统的数学模型,进行PID参数整定和系统特性的仿真研究,利用尼奎斯特判据完成稳定性分析,并对机器人的针刺精度和核磁兼容性进行实验验证.结果 模拟仿真结果显示系统最大稳态误差约为0.4 mm,最大跟踪误差小于2 mm,表明PID控制系统具有较高的控制精度及轨迹跟踪能力.针刺精度实验结果显示,机器人的针刺误差为0.72 mm.水模实验结果显示,核磁图像清晰,表明机器人对核磁成像的影响较小.结论 模拟仿真、针刺实验及水模实验的结果表明,该气动机器人系统整体上能够满足近距离放射手术的要求.

关键词：磁共振成像、手术机器人、气动控制系统、PID控制

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资助基金：天津市重大科技专项14ZCDZGX00490 Key Program for Science and Technology of Tianjin 14ZCDZGX00490

在线出版日期：2018-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：442-445