医用机器人与数字化医疗仪器设备的研究和发展

医用机器人与数字化医疗仪器设备在提高诊断和治疗的质量方面起着越来越重要的作用，具有广阔的应用前景。本文对医用机器人和数字化医疗仪器设备的研究现状进行了分析和综述，探讨了其中的关键技术，并对其今后的发展趋势进行了展望。     

基于B样条自由曲面体间最短距离计算算法研究

提出了一种快速求解B样条曲线间最短距离的算法。该算法首先运用ULB方法,计算出两条NUBS曲线控制多边形间一对距离为极小值的点,以此对极小值点的连线方向作为曲线间最短距离的矢量方向,然后用爬山法求出两曲线在该矢量方向上的一对极值点,并以此对极值点作为拟牛顿迭代法求解非线性方程组的初始值,这样大大减少了求解方程组根的迭代次数,可快速求出精确解。最后把该算法扩展到NURBS自由曲面。     

基于多通道增强现实的机器人遥操作技术研究

在传统的预测仿真控制方法的基础上,提出了多通道增强现实遥操作控制策略,以克服通讯时延的影响。通过实际视频图像和预测仿真图形的叠加来消除模型的误差,同时基于TIN(Triangulated Irregular Network)表达的虚拟环境中物体模型,对虚拟环境中的虚拟接触力进行实时再现,提高操作者的临场感,辅助操作者完成精细的远程操作。实验结果验证了本文所提方法有效性和实用性。     

无损检测机器人可逆直流驱动控制研究

针对核反应堆无损检测机器人主立柱驱动需求,研发一款4kW逻辑无环流可逆直流驱动器,提出一种设计DLC（无环流逻辑控制器）的新方法,采用分段PID控制算法解决系统非线性问题,并对驱动器EMC性能进行测试。应用结果表明,DLC工作稳定可靠,驱动器调速性能良好,EMI低,不影响系统中超声传感器的正常工作。     

不确定长时延网络控制系统的H∞鲁棒控制

在状态不完全可测的网络控制系统中,针对不确定网络长时延、网络噪声等问题系统性能造成的影响,研究了一类具有不确定长时延网络控制系统的H∞鲁棒控制问题.在不确定网络时延大于一个采样周期时,将采用动态输出反馈的网络控制系统建模为一类具有参数不确定性的线性离散系统.基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,...     

基于linux的实时图像采集系统设计与实现

为了满足移动机器人对图像采集的实时性需求,本文设计了一套图像采集系统,其核心是PXA270处理器,利用CMOS图像传感器采集视频数据并进行了静态图像的JPEG压缩编码,实现了网络传输功能。图像传感器的驱动程序是以V4L接口作为基础,通过I2C总线来完成对CMOS芯片寄存器的配置。     

可变形物体间的精确碰撞检测方法研究

针对可变形物体,提出了一种基于粒子的精确碰撞检测算法。首先用LBG矢量量化技术将物体的表面划分成几个小区域,然后在每个区域中分别选择一个点作为检测粒子。当一个物体接近另一个物体时,找出两物体上靠得最近的粒子对。为了得到精确的碰撞位置坐标,进一步计算靠得最近的顶点的相关三角面片之间的最短距离。若此距离小于某个给定的阈值,则可认为两物体在相关三角面片上的最近点处发生了碰撞。仿真实验验证了该算法能有效处理虚拟力交互仿真中的可变形物体的碰撞检测。     

基于CANopen的分布式两轴倾角测量器设计

设计了一个两轴倾角测量器,倾角测量器通过CANopen协议进行组网,并且符合CiA410子协议,可以方便地接入现有的CANopen分布式网络.硬件设计多选用高集成度小封装芯片,整个倾角测量器尺寸为30 mm×45 mm×10mm,非常适合空间受限的应用.采用面向对象的方法设计CANopen协议栈,结构清晰、易于使用.     

虚拟物体间多点接触力再现研究

提出一种基于凸多面体间多点接触的虚拟力计算和再现方法,通过计算凸多面体的离散曲率,提取特征点并检测物体间的多点接触、边面接触和面面接触情况,在此基础上计算它们之间的虚拟力和摩擦力,同时输出到力觉交互设备。仿真实验结果表明,该方法能够有效体现凸多面体多点接触的力特征。     

基于互联网的机器人远程实验系统

将互联网技术、机器人远程控制技术和计算机技术有机结合起来，建立了一个基于互联网的机器人远程实验系统。操作者可以在任何时间和任何地点通过互联网来控制和操作机器人臂手集成系统。用户通过互联网可以进行机器人语言的学习、编程及直接控制机器人关节运动，完成一些简单的操作，也可以利用带有力觉和触觉反馈的人机交互设备，在虚拟仿真规划的基础上，完成复杂的操作任务。本系统的建立同时也为有限或贵重设备的共享及异地协同实验研究提供了技术支持。