专利汇可以提供一种主从式遥操作手术机器人多臂协同控制系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且发明 公开了一种主从式遥操作手术 机器人 多臂协同控制系统,包括工业PC系统和底层控制系统,所述工业PC系统包括工业PC、以太网、CAN总线适配卡;所述底层控制系统包括 数字量 与模拟量采集卡、伺服 驱动器 ;工业PC利用以太网接受来自其他系统的 信号 ,利用CAN总线适配卡连接伺服驱动器控制 机械臂 运动,利用数字量/模拟量采集卡采集和处理来自多维 力 传感器 的信号。本发明完成了 硬件 架构的搭建和机械臂运动学 算法 和多臂协同控制 软件 开发,实现了手术机器人的多臂协同控制功能。,下面是一种主从式遥操作手术机器人多臂协同控制系统专利的具体信息内容。
1.一种主从式遥操作手术机器人多臂协同控制系统,用于对多臂手术机器人进行控制,多臂手术机器人包括主手操作端和从手执行端,主手操作端为7DOF串联式机器人,从手执行端由两个7DOF串联式机械臂和两个6DOF串联式机械臂组成,每个机械臂末端均安装多维力传感器和运动控制器,其特征在于:该控制系统包括工业PC系统和底层控制系统,所述工业PC系统包括工业PC、以太网、CAN总线适配卡;所述底层控制系统包括数字量与模拟量采集卡、伺服驱动器;工业PC利用以太网接受来自其他系统的信号,利用CAN总线适配卡连接伺服驱动器控制机械臂运动,利用数字量/模拟量采集卡采集和处理来自多维力传感器的信号;
各机械臂接收主手操作端传递过来的位置控制指令,通过逆运动学解算得到各关节期望位置;通过多维力传感器感知与环境间的接触力及机械臂之间的接触力,经过逆动力学求解得到各关节力和力矩信息,并将接触力反馈至手术机器人主手;通过绝对值位置传感器获取各关节实际位置;由工业PC协调各运动控制器的数据传递及信号传递,完成多机械臂协同控制功能。
2.根据权利要求1所述的一种主从式遥操作手术机器人多臂协同控制系统,其特征在于:该手术机器人多臂协同控制系统包括滑模控制器、自适应模糊逻辑控制器和非线性观测器;所述滑模控制器,用于精确获得系统的动力学参数;所述自适应模糊逻辑控制器,用于提高控制精度;所述非线性观测器,用于补偿外部环境对系统稳定新和精度的影响。
3.根据权利要求2所述的一种主从式遥操作手术机器人多臂协同控制系统,其特征在于:所述滑模控制器的控制律为τ=τeq+τsm,其中τsm为滑模控制项,为机器人的动力学等效模型,M(q)为惯量矩阵,J
-1(q)为逆雅可比矩阵,为机器人末端笛卡尔空间加速度, 为雅可比矩阵的导数,为关节空间速度, 为惯性项和科氏项,G(q)为重力项;选择滑模面 其中s为6×
1维向量,c为正定对角矩阵,e=qid-qi,表示e的导数,qid为关节期望位置,qi为关节实际位置;所述滑模项为 k1为6×6的正定对角矩阵;M(q)为惯
性矩阵;JT(q)为雅可比矩阵的转秩矩阵,s=[s1,s2,…,si]为模糊逻辑输入量,γ=[γ1,γ2,…,γi]为模糊逻辑输出量。
4.根据权利要求2所述的一种主从式遥操作手术机器人多臂协同控制系统,其特征在于:
所述非线性观测器的模型为: 其
中K1与K2是正定矩阵, 表示外部转矩扰动,表示外部转矩扰动的估计, 为关节速度误差向量,为对关节速度误差 的估计量,表示关节加速度误差;M-1表示逆惯量矩阵,C表示惯性项和科氏项,表示关节空间速度,G表示重力项, 为关节输入加速度,τ∈R6为关节输入力矩。
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