| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第1章 绪论 | 第11-19页 |
| 1.1 课题的来源 | 第11页 |
| 1.2 课题研究的背景及其意义 | 第11-12页 |
| 1.3 国内外在该方向的研究状况 | 第12-15页 |
| 1.3.1 电动执行器的发展应用现状 | 第12-14页 |
| 1.3.2 气动力平衡系统的发展应用现状 | 第14-15页 |
| 1.4 电-气复合执行器在医疗上的应用 | 第15-17页 |
| 1.4.1 医用机器人的分类和特点 | 第15-16页 |
| 1.4.2 腹腔镜手术辅助机器人国内外研究现状 | 第16页 |
| 1.4.3 腹腔镜手术辅助机器人远心机构研究现状 | 第16-17页 |
| 1.4.4 医疗外科手术辅助机器人柔顺控制研究现状 | 第17页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第17-19页 |
| 第2章 电-气复合执行器的结构和数学模型 | 第19-35页 |
| 2.1 引言 | 第19页 |
| 2.2 电-气复合执行器的基本原理和结构 | 第19-22页 |
| 2.2.1 电-气复合执行器的一体化结构设计 | 第20-22页 |
| 2.3 步进电机的工作原理和基本特性 | 第22-24页 |
| 2.4 电动执行器的数学模型 | 第24-28页 |
| 2.4.1 恒电感模型 | 第24-25页 |
| 2.4.2 变电感模型 | 第25-26页 |
| 2.4.3 变电感简化模型 | 第26-28页 |
| 2.4.4 电动执行器传动部分的数学模型 | 第28页 |
| 2.5 电动执行器控制系统 | 第28-31页 |
| 2.5.1 步进电机伺服控制系统的构成 | 第28-29页 |
| 2.5.2 步进电机的驱动原理 | 第29-30页 |
| 2.5.3 步进电机的加减速控制 | 第30-31页 |
| 2.6 气动力伺服系统的数学模型 | 第31-34页 |
| 2.6.1 基于比例流量阀的气动系统控制原理 | 第31-32页 |
| 2.6.2 比例流量控制阀的流量方程 | 第32页 |
| 2.6.3 气缸两腔压力微分方程 | 第32-33页 |
| 2.6.4 气缸的力平衡方程 | 第33页 |
| 2.6.5 气动力伺服系统的非线性模型 | 第33-34页 |
| 2.7 本章小结 | 第34-35页 |
| 第3章 一体化电-气复合执行器的仿真 | 第35-54页 |
| 3.1 引言 | 第35页 |
| 3.2 电动执行器的仿真模型 | 第35-41页 |
| 3.2.1 电动执行器位置控制系统原理 | 第35页 |
| 3.2.2 步进电机仿真模型 | 第35-37页 |
| 3.2.3 电动执行器开环控制仿真模型 | 第37-39页 |
| 3.2.4 电动执行器闭环控制仿真模型 | 第39-41页 |
| 3.3 电动执行器位置闭环系统仿真结果分析 | 第41-45页 |
| 3.3.1 电动执行器的空载启动特性 | 第41-42页 |
| 3.3.2 电动执行器的承载特性 | 第42-44页 |
| 3.3.3 电动执行器的抗扰动特性 | 第44-45页 |
| 3.4 气动力伺服系统仿真模型的建立 | 第45页 |
| 3.5 气动伺服系统力跟随特性的仿真分析 | 第45-46页 |
| 3.6 未知负载下电-气复合执行器位置控制系统的仿真分析 | 第46-53页 |
| 3.6.1 电-气复合执行器仿真模型的建立 | 第46-47页 |
| 3.6.2 可变负载下气动力伺服系统的静态仿真 | 第47-48页 |
| 3.6.3 垂直上升工况下一体化电-气复合执行器的仿真结果 | 第48-49页 |
| 3.6.4 垂直下降工况下一体化电-气复合执行器的仿真结果 | 第49-50页 |
| 3.6.5 不同速度条件下电-气复合执行器的仿真结果分析 | 第50-52页 |
| 3.6.6 不同负载质量条件下电-气复合执行器的仿真结果分析 | 第52-53页 |
| 3.7 本章小结 | 第53-54页 |
| 第4章 基于电-气复合执行器的医疗手术辅助机器人 | 第54-73页 |
| 4.1 引言 | 第54页 |
| 4.2 医疗手术辅助机器人概述 | 第54-55页 |
| 4.2.1 医疗手术辅助机器人的特点 | 第54-55页 |
| 4.2.2 腹腔镜手术过程简介 | 第55页 |
| 4.3 机器人整体结构方案的确定 | 第55-58页 |
| 4.3.1 机构设计的关键点 | 第55-56页 |
| 4.3.2 定位机构的设计 | 第56页 |
| 4.3.3 远心机构的设计 | 第56-57页 |
| 4.3.4 机械臂整体结构的设计 | 第57-58页 |
| 4.4 基于电-气复合执行器的医疗手术辅助机器人运动学分析 | 第58-64页 |
| 4.4.1 正运动学分析 | 第58-60页 |
| 4.4.2 逆运动学分析 | 第60-62页 |
| 4.4.3 雅克比矩阵分析 | 第62-64页 |
| 4.5 阻抗控制模型的建立与仿真 | 第64-70页 |
| 4.5.1 基于位置的阻抗控制原理 | 第64-65页 |
| 4.5.2 基于位置的阻抗控制数学模型 | 第65-66页 |
| 4.5.3 基于位置的阻抗控制仿真 | 第66-67页 |
| 4.5.4 阻抗控制参数选择的基本原则 | 第67-68页 |
| 4.5.5 阻抗控制性能分析 | 第68-70页 |
| 4.6 一体化电-气复合执行器的柔顺控制 | 第70-71页 |
| 4.6.1 一体化电-气复合执行器柔顺控制思路 | 第70页 |
| 4.6.2 一体化电-气复合执行器柔顺控制仿真 | 第70-71页 |
| 4.7 本章小结 | 第71-73页 |
| 第5章 一体化电-气复合执行器位置控制实验研究 | 第73-86页 |
| 5.1 引言 | 第73页 |
| 5.2 实验平台简介 | 第73-77页 |
| 5.2.1 实验平台原理构架 | 第73-74页 |
| 5.2.2 实验台硬件配置 | 第74-76页 |
| 5.2.3 实验平台软件构架 | 第76-77页 |
| 5.3 电-气复合执行器位置系统实验准备工作 | 第77-80页 |
| 5.3.1 电-气比例流量阀阀口流量特性测试 | 第77-78页 |
| 5.3.2 扭矩传感器的标定 | 第78-79页 |
| 5.3.3 电动执行器的定位控制 | 第79-80页 |
| 5.4 气动伺服系统的力跟随控制 | 第80-81页 |
| 5.5 一体化的电-气复合执行器位置控制实验 | 第81-85页 |
| 5.5.1 垂直上升工况下电-气复合执行器的实验结果 | 第81页 |
| 5.5.2 垂直下降工况下电-气复合执行器的实验结果 | 第81-82页 |
| 5.5.3 垂直工况下不同速度下电-气复合执行器的实验结果 | 第82-84页 |
| 5.5.4 不同负载的电-气复合执行器定位控制的实验结果 | 第84-85页 |
| 5.6 本章小节 | 第85-86页 |
| 结论 | 第86-87页 |
| 参考文献 | 第87-92页 |
| 致谢 | 第92页 |
