基于小波分析的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)濾波方法研究.pdf

1、機(jī)器人微創(chuàng)外科手術(shù)具有創(chuàng)口小、出血少、疼痛輕及術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜精確的手術(shù)操作，拓展醫(yī)生的手術(shù)能力，因此，機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)已在外科手術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛認(rèn)可，國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究也取得了廣泛的進(jìn)展與成功。盡管如此，對(duì)于一些非遙操作的、需要人手直接操作的微創(chuàng)手術(shù)，由于人手部存在的生理性震顫的影響，在微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中，操作者的實(shí)際輸入動(dòng)作與期望輸入動(dòng)作會(huì)有一定的偏差，這會(huì)直接影響手術(shù)的質(zhì)量，降低手術(shù)的成功率。以往的震顫濾除

2、方法大多將震顫信號(hào)減弱使其線性化，或者僅僅在時(shí)域、頻域內(nèi)對(duì)其進(jìn)行非線性辨識(shí)，未能處理伴隨震顫信號(hào)的模糊不穩(wěn)定信息，在震顫特征的描述上存在較大的局限性。
　　本文綜合微創(chuàng)外科手術(shù)的特性和震顫特征，研究了主從式微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，并提出了一種新型的震顫自適應(yīng)濾波器，進(jìn)而對(duì)濾波器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化方法進(jìn)行了改進(jìn)。
　　首先，由微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的特點(diǎn)，本文介紹了主從式微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)理論，以此建立了主從操作手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并

3、設(shè)計(jì)了模塊化的主從式微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。
　　其次，鑒于震顫的復(fù)雜特性，本文在綜合分析自適應(yīng)濾波理論的基礎(chǔ)上，提出了基于三域模糊小波網(wǎng)絡(luò)的震顫自適應(yīng)濾波器，并詳盡描述了該濾波器的物理模型、數(shù)學(xué)模型和算法實(shí)現(xiàn)。
　　然后，為彌補(bǔ)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化方法的不足，本文引入了粒子群算法，并在此基礎(chǔ)上做了相關(guān)改進(jìn)，運(yùn)用改進(jìn)的粒子群算法使震顫濾波器的結(jié)構(gòu)參數(shù)獲得最佳配置。
　　最后，為驗(yàn)證提出的震顫自適應(yīng)濾波器以及改進(jìn)的粒子群算法的有