| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第16-31页 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 | 第16-17页 |
| 1.2 微创手术机器人国内外研究现状 | 第17-20页 |
| 1.2.1 微创手术机器人国外研究现状 | 第17-19页 |
| 1.2.2 微创手术机器人国内研究现状 | 第19-20页 |
| 1.3 微创手术机器人关键技术研究现状 | 第20-29页 |
| 1.3.1 微创手术机器人远心机构研究现状 | 第20-23页 |
| 1.3.2 机构优化研究现状 | 第23-25页 |
| 1.3.3 机器人非线性PID控制研究现状 | 第25-28页 |
| 1.3.4 微创手术机器人主从控制研究现状 | 第28-29页 |
| 1.4 本文主要研究内容 | 第29-31页 |
| 第2章腹腔微创手术机器人远心机构综合分析 | 第31-56页 |
| 2.1 引言 | 第31页 |
| 2.2 腹腔微创手术机器人并联远心机构描述及其自由度分析 | 第31-32页 |
| 2.3 腹腔微创手术机器人并联远心机构运动学分析 | 第32-44页 |
| 2.3.1 腹腔微创手术机器人并联远心机构运动学建模 | 第32-36页 |
| 2.3.2 腹腔微创手术机器人并联远心机构奇异分析 | 第36-41页 |
| 2.3.3 腹腔微创手术机器人并联远心机构优化与工作空间分析 | 第41-44页 |
| 2.4 腹腔微创手术机器人串联远心机构构型分析 | 第44-45页 |
| 2.5 腹腔微创手术机器人串联远心机构运动学分析 | 第45-53页 |
| 2.5.1 腹腔微创手术机器人串联远心机构运动学建模 | 第45-46页 |
| 2.5.2 远心机构性能指标与约束条件 | 第46-50页 |
| 2.5.3 基于多目标的串联远心机构优化 | 第50-53页 |
| 2.6 腹腔微创手术机器人串联并联远心机构综合对比分析 | 第53-54页 |
| 2.7 本章小结 | 第54-56页 |
| 第3章 腹腔微创手术机器人从手机械本体研究 | 第56-77页 |
| 3.1 引言 | 第56页 |
| 3.2 腹腔微创手术机器人整体设计方案 | 第56-58页 |
| 3.2.1 腹腔微创手术机器人设计指标 | 第56页 |
| 3.2.2 腹腔微创手术机器人定位关节和远心机构及器械方案设计 | 第56-58页 |
| 3.3 腹腔微创手术机器人串联远心机构多目标优化 | 第58-64页 |
| 3.3.1 约束条件 | 第58-62页 |
| 3.3.2 优化模型建立 | 第62-63页 |
| 3.3.3 优化算法选择 | 第63页 |
| 3.3.4 优化结果分析 | 第63-64页 |
| 3.4 腹腔微创手术机器人从手机械本体设计 | 第64-74页 |
| 3.4.1 机械臂设计 | 第65-71页 |
| 3.4.2 手术器械设计 | 第71-74页 |
| 3.5 腹腔微创手术机器人安全性设计 | 第74-76页 |
| 3.6 本章小结 | 第76-77页 |
| 第4章 腹腔微创手术机器人关节非线性PID控制研究 | 第77-103页 |
| 4.1 引言 | 第77页 |
| 4.2 腹腔微创手术机器人远心机构动力学建模和饱和函数定义 | 第77-81页 |
| 4.2.1 腹腔微创手术机器人远心机构动力学建模 | 第77-78页 |
| 4.2.2 新型饱和函数定义 | 第78-81页 |
| 4.3 非线性PID控制稳定性分析 | 第81-85页 |
| 4.3.1 线性D加非线性PI控制(NPDNI)稳定性分析 | 第81-83页 |
| 4.3.2 线性PD加非线性PI控制(NPPDNI)稳定性分析 | 第83-85页 |
| 4.4 非线性PID参数整定 | 第85-91页 |
| 4.4.1 线性D加非线性PI控制参数整定(NPDNI) | 第87-89页 |
| 4.4.2 线性PD加非线性PI控制参数整定(NPPDNI) | 第89-91页 |
| 4.5 非线性PID鲁棒性研究 | 第91-100页 |
| 4.5.1 线性D加非线性PI控制鲁棒性研究(NPDNI) | 第91-96页 |
| 4.5.2 线性PD加非线性PI控制鲁棒性研究(NPPDNI) | 第96-100页 |
| 4.6 综合分析 | 第100-101页 |
| 4.7 本章小结 | 第101-103页 |
| 第5章 腹腔微创手术机器人主从控制研究 | 第103-123页 |
| 5.1 引言 | 第103页 |
| 5.2 基于旋量理论的腹腔微创手术机器人从手系统运动学建模 | 第103-107页 |
| 5.2.1 基于旋量理论的腹腔微创手术机器人持镜臂运动学建模 | 第103-105页 |
| 5.2.2 基于旋量理论的腹腔微创手术机器人持械臂运动学建模 | 第105-107页 |
| 5.3 腹腔微创手术机器人主从控制研究 | 第107-115页 |
| 5.3.1 主从系统坐标系建立 | 第107-109页 |
| 5.3.2 一致性运动控制 | 第109-114页 |
| 5.3.3 相对式运动控制 | 第114-115页 |
| 5.3.4 比例运动控制 | 第115页 |
| 5.4 辅助功能实现 | 第115-122页 |
| 5.4.1 主从姿态配准 | 第116-118页 |
| 5.4.2 手术器械更换 | 第118-121页 |
| 5.4.3 主从二次映射 | 第121-122页 |
| 5.5 本章小结 | 第122-123页 |
| 第6章 腹腔微创手术机器人系统集成与实验研究 | 第123-144页 |
| 6.1 引言 | 第123页 |
| 6.2 腹腔微创手术机器人系统集成 | 第123-125页 |
| 6.2.1 硬件系统集成 | 第123页 |
| 6.2.2 控制系统集成 | 第123-125页 |
| 6.3 腹腔微创手术机器人机械性能测试实验 | 第125-131页 |
| 6.3.1 远心机构远心运动性能测试 | 第125-126页 |
| 6.3.2 远心机构绝对精度和重复定位精度测量 | 第126-128页 |
| 6.3.3 解耦运动测量 | 第128-131页 |
| 6.4 非线性PID控制律实验验证 | 第131-133页 |
| 6.5 腹腔微创机器人轨迹跟踪实验 | 第133-134页 |
| 6.6 二种典型实验验证腹腔微创机器人主从控制算法 | 第134-138页 |
| 6.7 活体动物实验 | 第138-143页 |
| 6.7.1 猪胆囊摘除实验 | 第138-140页 |
| 6.7.2 猪肾摘除实验 | 第140-143页 |
| 6.8 本章小结 | 第143-144页 |
| 结论 | 第144-146页 |
| 参考文献 | 第146-158页 |
| 附录1 远心机构运动学求解 | 第158-160页 |
| 附录2 腹腔微创手术机器人从手系统运动学求解 | 第160-165页 |
| 附 2.1 腹腔微创手术机器人持镜臂运动学求解 | 第160-161页 |
| 附 2.2 腹腔微创手术机器人持械臂运动学求解 | 第161-165页 |
| 附录3 腹腔微创手术机器人远心机构动力学模型 | 第165-167页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 | 第167-170页 |
| 致谢 | 第170-171页 |
| 个人简历 | 第171页 |
