微創(chuàng)手術(shù)機器人運動控制器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、機器人應(yīng)用于腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)，可以提高手術(shù)質(zhì)量，降低醫(yī)生勞動強度，減少病人痛苦。本文密切結(jié)合醫(yī)療機器人的研究需求，在國家863計劃項目“腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)機器人系統(tǒng)研究”的資助下，較為系統(tǒng)的完成了微創(chuàng)外科手術(shù)機器人運動控制器NMC(Nankai Motion Controller)的系統(tǒng)設(shè)計和部分驅(qū)動程序設(shè)計和實現(xiàn)，并利用現(xiàn)有實驗平臺完成了控制器的設(shè)計驗證，和性能評價，實驗結(jié)果表明該控制器基本完成機器人的控制要求，運行可靠，初步達(dá)到設(shè)計要

2、求。論文取得如下成果：
　　 考察微創(chuàng)手術(shù)機器人的實際要求，在充分分析當(dāng)前商業(yè)運動控制器優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，針對機器人本體主從操作手“異構(gòu)”的特點設(shè)計了基于DSP+FPGA的嵌入式硬件系統(tǒng)平臺。針對高速DSP處理器的軟、硬件資源和FPGA的高速并行處理能力，合理分配功能模塊的實現(xiàn)方式，完成系統(tǒng)需求，并留有一定的擴展空間。
　　 本文通過對運動控制器NMC的邏輯電路設(shè)計完成了所必須的底層運動控制功能的實現(xiàn)。通過模塊化設(shè)計，運用

3、FPGA和CPLD共同完成電機控制模塊和限位，抱閘等開關(guān)信號模塊，并在實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中進(jìn)行了改進(jìn)。
　　 本文完成了運動控制器NMC的部分驅(qū)動程序設(shè)計。本文設(shè)計了一套固件仿真調(diào)試方法，提高固件燒寫的穩(wěn)定性；結(jié)合軟硬件資源開發(fā)了模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的驅(qū)動；利用DSP高速信號處理能力完成了主手信號實時去抖算法；最后還研究了如何優(yōu)化驅(qū)動程序，提高程序的運行速度，減小代碼空間，并給出了優(yōu)化結(jié)果。
　　 本文還完成了機器人運動控制器NMC的