医疗机器车避障技术的研究

目的:目前,部分医疗机器人已经开始从实验室研究阶段走向临床商业应用阶段。因此我们便设计一种能自动到达指定病房、同时可用于监测患者的生理参数并可实现智能报警的医疗机器车,从而提高医生的效率。方法:以STC12C5A60S2单片机为主控芯片,采用C语言编程软件开发环境,配合GSM模块、无线射频模块、超声波模块、红外循迹模块、18B20温度测量模块、脉率和血氧饱和度测量模块、12864液晶等实现小车的自动循迹避障以及监测病人体温、脉率、血氧饱和度,并在被测病人身体某项参数超过警戒值时,发出报警信号,从而提示医护人员采取相关措施,保护病人的生命安全。结果:测试表明,所设计的系统能自动准确地到达指定的病房,并且能准确测量出人体的一些生理参数,并可及时对超标的生理参数进行报警,具有操作简单、成本低、性能稳定、安全可靠等优点,达到了医院的基本要求。结论:该系统工作稳定,实时性好,大大提高了医生的工作效率,实现了多个病房共用一台医疗仪器,提高了仪器的利用率。整个医疗机器人发展历史较短,市场占有率较低,因此具有很大的发展前景。     

双焊接机器人避障路径规划

针对白车身双机器人同步焊接路径规划问题,采用栅格法建立双机器人同步焊接模型。首先通过改进蚁群算法和粒子群算法实现焊接机器人与工件之间的避障;其次通过C空间法实现两个焊接机器人无碰撞,求解出局部和全局最优焊接路径较好的近似解,并与标准蚁群和粒子群算法进行仿真对比实验。仿真结果表明,采用改进蚁群算法和带有交叉因子的粒子群算法,收敛速度较快,较其他算法更能缩短焊接工时。仿真结果验证了笛卡尔空间和C空间结合路径规划方法的可行性,对于双焊接机器人的路径规划具有指导意义。     

基于动力学系统方法的自主移动机器人行为设计

提出了动态障碍物环境下基于动力学系统方法的移动机器人行为设计.在行为动力学模型中考虑障碍物运动速度和运动方向,使得移动机器人具有根据移动障碍物的运动而调整自身线速度和角速度的能力,实现自主避障.用碰撞时间和碰撞角度描述的碰撞区域作为对移动机器人运动的约束,这样可消除无谓的避障运动.仿真结果表明所提出的设计方法能有效地改善动态环境下的移动机器人自主导航能力和工作效率.     

一种具有工具重力补偿功能的机械臂力控牵引方法

目的本文根据多自由度机械臂在外科手术、康复训练中与操作人员进行实时力位交互的需求,设计了一种具有工具重力补偿功能的机械臂力控牵引方法。方法首先通过安装在机械臂末端的六自由度力传感器检测作用在末端工具上的牵引力,然后应用上位机中的力-位与力-速控制算法将力信息转化为机械臂末端预期位姿偏移量并更新机械臂末端运动速度,进而控制机械臂沿受力方向运动。本文进一步提出一种末端工具重力补偿算法,能够有效补偿机械臂末端工具重力在力传感器上的偏差值。结果实验模拟无框架立体定向手术的患者注册环节,在无牵引力作用时上位机补偿后的外力值控制在±0.2N以内,最大力控循环采样率30Hz,最大系统延迟52ms。结论通过牵引力控制能够方便地对机械臂实现力控牵引摆位及运动过程中的紧急避障,重力补偿效果明显。