主从遥操作机器人系统的附加反馈力补偿方法

摘要：

针对主从遥操作系统在临床微创外科手术应用过程中,主操作手的动力学特性会产生附加反馈力,从而影响操作者感知从操作手与环境交互作用的真实反馈力信息,进一步影响操作者做出正确的力控制行为,降低手术的精度、质量和安全性这一问题,提出了一种基于主操作手的附加力补偿方法,使操作者可以精准感知从操作手端的反馈力.首先,研究分析微创手术机器人系统的动力学特性,揭示主手动力学特性对力觉感知的影响规律,其次针对遥操作机器人系统的主手PHANToM建立计及关节摩擦力的动力学模型,并采用最小二乘法对模型进行参数辨识和参数验证.在此基础上,提出了具体的附加反馈力补偿策略.最后,采用精确位置监督控制,通过遥操作实验平台,对附加反馈力补偿方法进行对比实验分析.结果表明:经过附加反馈力补偿之后,主操作手X、Y、Z 3个方向上的反馈力精度较未补偿之前分别提升3.9%、5.0%和2.1%,说明该附加反馈力补偿方法可有效地减轻主操作手的惯性力、重力和关节摩擦力对操作者感知从手端反馈力的影响.

关键词：主从遥操作、机器人系统、反馈力、附加力补偿、摩擦力模型、参数辨识、最小二乘法

所属期刊栏目：37

分类号：TP242.3(自动化技术及设备)

资助基金：天津市应用基础与前沿技术研究计划资助项目16JCYBJC18400

在线出版日期：2018-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：74-82