国家自然科学基金(61105099)
- 作品数：12 被引量：26H指数：3
- 相关作者：李洪谊刘浩赵希梅王越超谭人嘉更多>>
- 相关机构：中国科学院沈阳工业大学中国科学院大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金沈阳市科技计划项目辽宁省教育厅高等学校科学研究项目更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术医药卫生机械工程更多>>
- 胶囊机器人在小肠内启动的动力学分析被引量：1
- 2015年
- 针对目前胶囊机器人的运动与小肠的材料力学特性之间尚未建立数量关系的问题进行了研究.以和胶囊内窥镜外形相似的"内力—摩擦"式胶囊机器人为例,基于连续介质力学理论,结合五元件粘弹性模型,建立了其在肠道中运动的动力学方程;采用前期的五元件模型参数实验测量结果,在"速度—位移"相平面上,定量且直观地解释了驱动力的给力方式对胶囊启动过程的影响.
- 谭人嘉刘浩李洪谊王越超
- 关键词：动力学粘弹性
- 微创介入手术导管机器人系统自适应模糊PID控制被引量：1
- 2015年
- 针对人工介入手术中存在的插管精度低、射线环境伤害医生等问题,采用主从式导管机器人系统进行微创手术能够很好地解决人工介入手术中的弊端。通常主从导管机器人系统采用PID控制,但PID控制可能会产生较大的超调,导致系统跟踪性能下降,降低手术的安全性。因此,采用自适应模糊PID控制器在线调整PID控制的参数,提高主从控制系统的跟踪性能。首先建立了从手轴向运动和旋转运动的动态模型,然后设计了基于自适应模糊PID控制器的主从导管机器人系统,通过参数在线调整提高了从手对主手信号的跟踪性能。仿真结果表明,所提出的自适应模糊PID的控制方案是有效可行的,表明系统具有较强的跟踪性能和鲁棒性能,明显地减小了系统的跟踪误差。
- 赵希梅游健康刘浩李洪谊
- 关键词：动力学模型PID控制自适应模糊PID控制
- 微型腿式胶囊机器人的设计与分析被引量：3
- 2015年
- 针对目前主动式胶囊机器人存在的安全性和有效性问题,提出了一种基于伸缩和平移机构的腿式胶囊机器人.其中,伸缩机构采用微型连杆结构,平移结构采用丝杠-螺母结构.在空间位置、速度和输出力等约束条件下,对这两套驱动机构进行建模和分析,实现尺寸参数和电动机工作参数的优化.经过优化,伸展速度的范围为16.8 mm/s^34.2 mm/s,伸展力的范围为2.45 N^0.44 N,伸展效率的范围为92.8%~34.0%;而平移速度、平移推力和平移效率则基本保持恒定,分别为50 mm/min、4.20 N和50%.胶囊机器人驱动单元的长度和外径分别为33 mm和16 mm.最后,在离体猪结肠内测试该腿式胶囊平移机构机器人的性能,结果表明它可实现有效、安全的伸缩与平移运动,其平均速度可达25 mm/min.
- 邵琪刘浩杨臻达王恒之李洪谊
- 关键词：微型机器人
- 一种新型心脏射频消融导管辅助介入机器人系统输送器的设计应用
- 设计了一种针对心脏射频消融手术辅助介入机器人系统的导管输送机构,输送器采用全新的输送理念,利用气囊夹持导管,采用间歇式输送方式,更加真实地模拟医生手术习惯。该机构可以满足导管输送的运动要求,具有两个电机分别驱动导管的前进...
- 闫杰刘浩李贵祥李言民
- 关键词：机器人系统
- 文献传递
- 周期性输入的直线伺服系统改进重复控制被引量：5
- 2013年
- 针对直线电机驱动的凸轮加工随动系统实际加工应用中,要求系统既要对周期性输入信号具有跟踪能力,又要对周期性扰动具有抑制能力。对这一问题,根据基于内模原理的重复控制理论设计实用性强的插入型重复控制器,来消除由周期性输入的基波和谐波所引起的误差,以便减小系统周期性稳态跟踪误差。为进一步改善控制器的性能,有效地增加运行带宽,设计改进的插入型重复控制器,减小系统的跟踪误差,使得系统的跟踪性能得到更好的改善。最后,对直线伺服电机驱动的凸轮加工中心进行了仿真研究,结果表明所提出的控制方案提高了系统跟踪性能和鲁棒性能,既有效地抑制系统周期性扰动的影响,又对周期性输入信号实现准确跟踪。
- 赵希梅孙显峰刘浩李洪谊
- 关键词：直线伺服系统周期信号跟踪误差
- 面向自然腔道微创介入的在体感知与柔性操作被引量：3
- 2013年
- 针对导管、胃镜等柔性介入器械在治疗心血管、消化道等腔道类疾病时存在近端操作无法完全映射到远端和形变能量释放易损伤组织的问题,引入在体感知,采用局部位置闭环控制,实现器械的柔性操作以降低手术风险.在利用弹性体实现力位转化的基础上,通过光纤测距反解获得器械与组织的三维交互力;并结合器械的可控自由度实现器械操作的局部闭环控制.随后以心脏射频消融导管为应用案例,验证控制策略的有效性.仿真结果与初步实验表明,本文提出的柔性操作方法可快速降低接触力,有效保护人体组织.
- 李言民刘浩李贵祥周圆圆闫杰李洪谊
- 关键词：自然腔道微创介入
- 胶囊机器人与肠道准静态交互的临界滑动阻力研究被引量：3
- 2014年
- 目前,胶囊机器人从静止状态到相对运动发生的这一过程中所需要克服的阻力尚无有效数据.本文针对这一问题进行交互分析,量化影响临界滑动阻力的因素.首先基于Ciarletta的超弹模型,分析"内力-摩擦"式和磁驱式胶囊机器人实现运动所需的临界滑动阻力.首先分别建立了包括胶囊机器人头部压力、中段摩擦力和头部摩擦力的阻力模型,并根据力的平衡关系获得临界滑动阻力的表达式.其次,构建了实验台并利用家猪的离体小肠开展了实验.随后对影响临界阻力的参数进行了分析,包括胶囊机器人外径与肠管的内径比(R/r)、肠管摩擦系数和胶囊机器人的中段长度.临界滑动阻力的理论计算结果与实验结果达到较好的吻合.R/r和肠道摩擦系数的增大都会导致临界滑动阻力增大.胶囊头部所受摩擦力在阻力中所占比例小于1%.胶囊机器人受到的阻力与其中段长度呈线性关系.提出的模型能够准确地预测临界滑动阻力,可体现各因素的影响,其中最为主要的影响是R/r.
- 谭人嘉刘浩李洪谊王越超
- 关键词：摩擦力超弹性
- 血管介入手术主从导管机器人滑模控制被引量：4
- 2015年
- 在微创血管介入手术中,主从遥操作导管机器人系统的通信时延以及参数不确定性很容易导致其稳定性下降,操作性及透明性降低.针对这一问题,建立了主从导管机器人系统的动力学模型,主手端采用滑模阻抗控制,从手端采用终端滑模控制,该控制方式降低了时延对系统操作性能的影响.通过系统轴向运动的仿真结果表明,该系统能够较好地实现从手对主手的位移以及力的跟踪,系统具有较强的鲁棒性和良好的透明性.
- 赵希梅游健康刘浩李洪谊
- 关键词：终端滑模控制遥操作参数不确定性透明性
- 微创手术导管机器人系统变论域模糊PID控制被引量：4
- 2015年
- 在微创血管手术导管机器人系统控制机器人送导管问题的研究中,为克服手动送管的缺陷,要求导管机器人系统能够快速响应、抗干扰能力强以及对目标轨迹的实时跟踪。传统模糊PID控制由于其精度与响应速度之间的矛盾,限制了在微创手术中的应用。提出采用变论域模糊PID控制,引入伸缩因子,在不降低响应速度的前提下改善模糊PID控制精度,进一步改善系统位置跟踪精度以及在主从微创手术中的实用性。仿真结果表明,所提出的变论域模糊PID控制对系统具有快速准确的跟踪性能和较强的鲁棒性能,证实了变论域模糊PID控制在主从微创手术中的优越性与实用性。
- 赵希梅任成一刘浩李洪谊
- 关键词：主从控制变论域模糊控制
- 血管主从介入手术导管机器人三维模糊控制
- 2015年
- 在微创血管介入手术中,当从端导管机器人输送导管时,导管易受到患者心跳、呼吸等不确定因素的影响。为了能抑制这些因素对输送导管造成的影响,实现导管机器人系统从手端精确快速地跟踪主手端的控制指令,建立了导管远端弯曲段的运动学模型,设计了基于三维模糊控制器的导管机器人系统。三维模糊控制器是在二维模糊控制器的基础上引入了导管位置误差变化的速率的作用,能进一步提高系统响应速度、降低超调、抑制干扰。仿真结果表明,此控制方案使导管机器人系统具有快速的跟踪性能和较强的鲁棒性能,进而提高了系统的控制精度。
- 赵希梅游健康刘浩李洪谊
