| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-20页 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 | 第10-11页 |
| 1.2 微创手术机器人系统研究现状 | 第11-17页 |
| 1.2.1 国外腹腔手术机器人系统的研究现状 | 第11-14页 |
| 1.2.2 国内腹腔手术机器人系统的研究现状 | 第14-16页 |
| 1.2.3 从手机械臂远心机构研究现状 | 第16-17页 |
| 1.3 课题的来源、研究的目的和意义 | 第17-18页 |
| 1.3.1 课题的来源 | 第17页 |
| 1.3.2 研究的目的和意义 | 第17-18页 |
| 1.4 本论文主要研究内容 | 第18-20页 |
| 第2章 主动式关节远心机构设计 | 第20-38页 |
| 2.1 引言 | 第20页 |
| 2.2 远心机构的手术工况及功能需求分析 | 第20-23页 |
| 2.2.1 微创手术机器人整体构型 | 第20-21页 |
| 2.2.2 远心机构自由度和手术器械末端需求工作空间 | 第21-22页 |
| 2.2.3 远心机构的性能 | 第22页 |
| 2.2.4 远心机构设计要求 | 第22-23页 |
| 2.3 远心机构结构设计 | 第23-29页 |
| 2.3.1 三角形远心机构原理 | 第23-24页 |
| 2.3.2 摆动旋转关节设计 | 第24-26页 |
| 2.3.3 俯仰旋转关节设计 | 第26-28页 |
| 2.3.4 平移直线关节设计 | 第28-29页 |
| 2.4 远心机构理论转矩计算和电机选择 | 第29-31页 |
| 2.5 远心机构刚度和性能分析 | 第31-37页 |
| 2.5.1 关键零部件刚度分析 | 第31-32页 |
| 2.5.2 俯仰旋转关节和直线关节刚度分析 | 第32-35页 |
| 2.5.3 谐波组件的寿命 | 第35-36页 |
| 2.5.4 手术器械末端分辨率 | 第36-37页 |
| 2.6 本章小结 | 第37-38页 |
| 第3章 远心机构运动学分析和仿真 | 第38-51页 |
| 3.1 引言 | 第38页 |
| 3.2 远心机构运动学分析 | 第38-42页 |
| 3.2.1 运动学分析理论基础 | 第38-39页 |
| 3.2.2 远心机构的正运动学分析 | 第39-41页 |
| 3.2.3 远心机构的逆运动学分析 | 第41-42页 |
| 3.3 远心机构的雅克比矩阵 | 第42-44页 |
| 3.4 远心机构夹持手术器械的运动仿真 | 第44-49页 |
| 3.4.1 夹持手术器械的远心运动仿真 | 第44-46页 |
| 3.4.2 夹持手术器械的插入运动仿真 | 第46-49页 |
| 3.5 手术器械末端的工作空间 | 第49页 |
| 3.6 本章小结 | 第49-51页 |
| 第4章 远心机构动力学方程求解和虚拟样机仿真 | 第51-67页 |
| 4.1 引言 | 第51页 |
| 4.2 远心机构动力学方程求解 | 第51-56页 |
| 4.2.1 动力学方程求解的理论基础 | 第51-52页 |
| 4.2.2 求解远心机构动力学方程 | 第52-56页 |
| 4.3 远心机构的动力学虚拟样机仿真 | 第56-63页 |
| 4.3.1 建立远心机构的虚拟样机模型 | 第56-59页 |
| 4.3.2 设定仿真初始条件进行仿真 | 第59-60页 |
| 4.3.3 理论分析和仿真结果的比较 | 第60-63页 |
| 4.4 远心机构重力矩分析 | 第63-66页 |
| 4.4.1 重力矩的计算 | 第63页 |
| 4.4.2 重力矩仿真验证 | 第63-66页 |
| 4.4.3 重力矩与驱动力矩比较分析 | 第66页 |
| 4.5 本章小结 | 第66-67页 |
| 第5章 远心机构两种模式下的阻力补偿研究与仿真 | 第67-86页 |
| 5.1 引言 | 第67页 |
| 5.2 远心机构主被动模式的切换 | 第67-70页 |
| 5.2.1 常用切换方案的比较和弊端 | 第67-69页 |
| 5.2.2 基于电机助力的主被动模式切换 | 第69-70页 |
| 5.3 被动模式的状态观测器设计 | 第70-76页 |
| 5.3.1 状态空间方程 | 第70-72页 |
| 5.3.2 状态空间能观性判定 | 第72页 |
| 5.3.3 观测器极点配置 | 第72-73页 |
| 5.3.4 观测器设计 | 第73-75页 |
| 5.3.5 观测器观测效果仿真 | 第75-76页 |
| 5.4 被动模式阻力补偿建模与仿真 | 第76-80页 |
| 5.4.1 非线性粘滞阻力模型 | 第76-77页 |
| 5.4.2 无耦合惯性模型 | 第77-78页 |
| 5.4.3 阻力补偿仿真 | 第78-80页 |
| 5.5 主动模式基于遗传算法的摩擦参数辨识与位置跟踪仿真 | 第80-85页 |
| 5.5.1 伺服系统的摩擦模型 | 第80-81页 |
| 5.5.2 Stribeck 曲线的获取 | 第81页 |
| 5.5.3 基于遗传算法的静态摩擦参数辨识 | 第81-82页 |
| 5.5.4 摩擦参数辨识仿真 | 第82-84页 |
| 5.5.5 基于摩擦模型补偿的位置跟踪仿真 | 第84-85页 |
| 5.6 本章小结 | 第85-86页 |
| 结论 | 第86-88页 |
| 参考文献 | 第88-91页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 | 第91-93页 |
| 致谢 | 第93页 |