串并联HIFU肿瘤治疗原型机的机构设计、运动控制和运动学参数标定

【摘要】：本文将并联机器人技术引入到HIFU(HIFU -High Intensity Focused Ultrasound)肿瘤治疗机设计之中,提出了以3PRS并联机构为基本构型的串并联HIFU肿瘤治疗机设计,开发完成了一台原型样机。分别建立了基于3PRS 并联机构的串并联机构名义模型和带有运动学误差项目的实际运动学模型的正/反解,求解得到了用动平台法矢表达的初等函数形式的3PRS 并联机构名义反解解析解。串并联治疗机的控制系统设计以Pmac 运动控制卡为核心。运动控制为两级运动插补模式,利用指数前加减速作为粗插补计算的基础,分别设计实现了基于直线精插补模式和PVT 精插补模式的运动控制算法。粗插补时间片长度大约取为电机轴以最大加速度加速到最高速度所需时间的一半。在保证机器运动性能的前提下,降低了运动指令处理计算及通讯负载。应用奇异值理论,分别进行了典型运动模式下两种运动控制算法的插补原理精度分析,结果表明本文所选择的插补参数合理有效。在以上理论工作基础之上,提出了基于辅助测试钢套的运动约束平面法矢计算方法,结合平面运动约束的机器人运动学自标定原理,完成了串并联治疗机中3PRS 并联机构的运动学参数标定。针对实际测量约束平面法矢和完全不测量约束平面法矢两种实验配置,通过数值仿真证明,采用优化计算方案能够得到接近于机构运动学参数真值的解。实际标定实验中采用了完全不测量约束平面法矢标定方案,计算得到了实际3PRS 并联机构的运动学参数。

【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH789

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1	高国琴;张义贞;薛娌;;带扰动观测器的虚拟轴机床滑模控制研究[J];机械设计与制造;2012年04期

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2	陈光达,段宝岩,苏玉鑫,翟天嵩;基于嵌入式系统的Stewart平台伺服控制器设计[J];弹箭与制导学报;2003年04期
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10	丑武胜,王田苗;面向脑外科微创手术的医疗机器人系统[J];机器人技术与应用;2003年04期

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8	范晋伟,关佳亮,王彤波,王文超,关剑,张小龙;并联机床虚拟设计的理论方法[J];北京工业大学学报;2001年04期
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6	刘建春;郭隐彪;;异型石材磨削加工的刀具补偿[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
7	徐德红;李小平;;波束波导系统中反射镜精密调整机构的设计与分析[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
8	孟飞;;极限边界搜索实现的并联机构工作空间分析[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
9	罗玉峰;张九天;杨廷力;;空间机构微小化设计探讨[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
10	王玉新;王仪明;柳杨;朱殿华;;对称结构Stewart平台机器人的位置正解[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年

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10	吴伟光;基于并联机构的多维减振装置及其主动控制技术的研究[D];江苏大学;2011年

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3	赵进科;正交三自由度并联机构动力学分析[D];郑州大学;2010年
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7	刘凉;3-RRRU并联机器人运动学控制的研究[D];天津理工大学;2010年
8	梅凡;三自由度并联机器人精度分析与综合[D];天津理工大学;2010年
9	李耀斌;三自由度并联机器人运动学分析[D];天津理工大学;2010年
10	高英儒;三自由度并联机器人工作空间研究[D];天津理工大学;2010年

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1	储开宇;21世纪新式数控机床——虚拟轴机床[J];机械工程师;2004年08期

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1	芮侃;高强度体外聚焦超声治疗设备对B超诊断仪的技术要求[J];中国超声诊断杂志;2003年10期
2	范守文,徐礼钜,甘泉;一种新型虚轴机床的结构设计与位置分析[J];电子科技大学学报;2001年05期
3	周济,周艳红,周云飞;自由曲面的 CNC 直接插补加工技术[J];高技术通讯;1998年11期
4	董彦良,吴盛林;一种实用的6-6Stewart平台的实时位置正解法[J];哈尔滨工业大学学报;2002年01期
5	李维嘉;六自由度并联运动机构正向解的研究[J];华中理工大学学报;1997年09期
6	魏仁选,周祖德,陈幼平,阳代平;可重用面向对象数控软件及其开发环境研究[J];华中理工大学学报;1999年03期
7	黄田,李亚,李思维,唐国宝,赵兴玉,D.J.Whitehouse,D.G.Chetwynd;一种三自由度并联机构几何误差建模、灵敏度分析及装配工艺设计[J];中国科学E辑:技术科学;2002年05期
8	周学才,李卫平,李强;开放式机器人通用控制系统[J];机器人;1998年01期
9	袁剑雄,王知行,李建生,徐秀敏;并联机床参数设计[J];机械设计与研究;2000年04期
10	李兵,王知行,袁剑雄;新型并联机床的操作空间分析[J];机械设计与研究;1999年01期

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1	苏玉鑫;大射电望远镜精调Stewart平台的优化、分析与控制[D];西安电子科技大学;2002年

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2	石珍龙,耿晓鸣;HIFU工程技术问题初探[J];中国医疗器械信息;2002年06期
3	袁淑兰,王修杰,王艳萍,陈晓禾,杨燕,宋毅;HIFU诱导人肺癌细胞凋亡及其可能机制[J];实用肿瘤杂志;2003年05期
4	蒋明东,白晋,王智彪,于廷和,杜永洪,龚晓波,王燕芹,李崇雁,卢岷;HIFU辐照兔腹主动脉粥样硬化血管后血流动力学的变化[J];临床超声医学杂志;2004年04期
5	李传行,徐国良,黎建军,罗广裕,单宏波,张蓉,李茵;高强度聚焦超声联合化疗治疗恶性肿瘤的初步疗效研究[J];中国微创外科杂志;2004年05期
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9	李传行,徐国良,黎建军,罗广裕,张蓉,单宏波;高强度聚焦超声治疗恶性肿瘤并发症的防治探讨[J];中华超声影像学杂志;2003年05期
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1	范顺成;张顺心;谷慧茹;韩书葵;;两足步行机器人并联腿机构的步态及轨迹规划的研究[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
2	王瑶;高长青;王刚;肖苍松;杨明;李佳春;王加力;;术中经食管超声心动图在全机器人房间隔缺损修补术中的作用[A];中华医学会第七次全国胸心血管外科学术会议暨2007中华医学会胸心血管外科青年医师论坛论文集心血管外科分册[C];2007年
3	张思明;;微特电机在机器人中的应用与发展[A];'2001第六届中国小电机技术研讨会论文集[C];2001年
4	肖海荣;周应兵;周风余;苏学成;李贻斌;;基于插补算法的大型喷浆机器人轨迹规划[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
5	钱炜;樊堂堂;;机器人的机电一体化设计[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年
6	黄进;汪洋;马孜;刘滨春;;一种航空发动机整体叶盘在线检测新技术[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第五分册）[东南大学学报（增刊）][C];2009年
7	何发昌;全小平;;机器人发展概况与展望[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
8	孟凡义;臧泳霈;;铁路提速、重载货车工艺装备的核心技术——转向架保持环检测机器人[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
9	崔嵬;强盛;高晓智;;人工内分泌系统研究及应用[A];第25届中国控制会议论文集（中册）[C];2006年
10	鲁京立;卜春光;;轮-腿复合移动机器人构型控制及越障策略[A];2009全国虚拟仪器大会论文集（二）[C];2009年

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1	冬冬;看看自动化机器人在包装业中能起多大作用[N];中国包装报;2005年
2	柯杨;仨孩子玩机器人世锦赛上拿金奖[N];河南日报;2007年
3	靳贤英;“机器人”不能代替正常监管[N];医药经济报;2007年
4	何德功;日本“培养”机器人做家庭好帮手[N];新华每日电讯;2005年
5	本报驻美国记者张孟军;和机器人面对面[N];科技日报;2005年
6	编译江鑫;机器人能像婴儿一样感知世界[N];北京科技报;2006年
7	本报记者吴洣麓;保洁机器人彻底解放家务懒虫[N];北京科技报;2007年
8	冰丘;日本提前预防机器人暴动[N];工人日报;2007年
9	记者　卞晨光;农用机器人靠阳光定时劳作[N];科技日报;2006年
10	记者　钱铮;家务机器人能干，还不会闹“保姆荒”[N];新华每日电讯;2006年

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1	范良志;串并联HIFU肿瘤治疗原型机的机构设计、运动控制和运动学参数标定[D];华中科技大学;2005年
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8	张彦斌;少自由度无奇异完全各向同性并联机构型综合理论研究[D];西安理工大学;2008年
9	程世利;并联机构若干基本问题的研究[D];南京航空航天大学;2011年
10	胡波;基于约束力/矩的少自由度并联机构和串并联机构理论研究[D];燕山大学;2010年

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1	许怀友;少自由度并联示教机器人的结构学与运动学设计[D];重庆大学;2004年
2	岳扩明;3-RPC并联机构的动力学性能指标分析与仿真[D];燕山大学;2010年
3	赵进科;正交三自由度并联机构动力学分析[D];郑州大学;2010年
4	陈茂圣;基于三并联万向腕关节和二并联机构的混联机构的误差研究[D];东北大学;2010年
5	田冠男;一种含非对称主动运动支链的新型并联机构运动学研究[D];天津大学;2005年
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