论文题目: 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
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 范良志
导师: 李培根,喻道远
关键词: 机器人,运动学标定,并联机构,肿瘤
文献来源: 华中科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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。
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题的研究目的和意义
1.3 国内外研究概况
1.4 串并联HIFU 肿瘤治疗机关键技术
1.5 论文工作及框架
2 串并联治疗机原理样机的基本设计
2.1 引言
2.2 串并联治疗机伺服系统
2.3 HIFU 发射系统
2.4 小结
3 基于3PRS 并联机构的5 自由度串并联治疗机运动学原理
3.1 引言
3.2 串并联治疗机运动学原理分析
3.3 串并联治疗机运动学误差敏感性分析
3.4 串并联治疗机一阶运动影响系数
3.5 奇异位形分析
3.6 小结
4 串并联治疗机运动控制算法
4.1 引言
4.2 运动控制卡提供的插补模式
4.3 加减速处理
4.4 插补算法及加减速处理过程
4.5 运动控制算法精度分析
4.6 小结
5 基于运动平面约束的运动学参数标定
5.1 引言
5.2 运动学参数标定数学原理
5.3 参数标定硬件设置与软件控制
5.4 3PRS 机构运动学参数标定数学模型
5.5 仿真计算的运动学参数标定
5.6 运动学参数标定实验
5.7 实验结果分析与标定计算结果验证
5.8 小结
6 系统实例
6.1 引言
6.2 离体动物组织实验
6.3 在体动物组织实验
6.4 实验结果分析
6.5 运动控制软件
6.6 小结
7 总结与展望
7.1 全文工作总结
7.2 本文创新
7.3 工作展望
致谢
附录1 攻读学位期间发表学术论文目录
附录2 HIFU 治疗原型机技术指标检验结果
附录3 实用新型专利授权证书
附录4 发明专利授权证书
发布时间: 2006-04-05
参考文献
- [1].载Fe3O4高分子造影剂多模态显像及增效HIFU治疗实验研究[D]. 孙阳.重庆医科大学2013
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