脊柱微创手术机器人运动控制系统的设计  

Design of motion control system of minimally invasive spinal surgical robot

作　　者：宋银灏[1] 安刚[1] 张建勋[1] 张娜[1] 袁丰华[1] 

机构地区：[1]南开大学信息技术科学学院,天津300071

出　　处：《计算机工程与应用》2010年第14期58-61,共4页Computer Engineering and Applications

基　　金：国家高技术研究发展计划(863)No.2007AA04Z235~~

摘　　要：设计了一套医疗机器人系统用于辅助脊柱微创外科手术操作。详细论述了这款5自由度脊柱微创手术导航机器人运动控制系统的设计与实现。提出了具有创新性的步进电机细分驱动模式,将电机定子电流从方波形状转变成为了正弦波形状,消除了步进电机的步间振荡现象。利用传感机构实现了对机器人末端工具的位姿反馈,并以此构成了对机器人末端工具的闭环控制。通过CAN实现了数字信号处理器之间的网络互联。最后对该系统进行实验,结果验证了控制系统具有良好的可靠性和稳定性。A conceptual medical robotic system applicable for establishing surgical platform in the process of Minimally Invasive Spine Surgery（MISS）is proposed in this paper.The design and implementation of the motion control system of a 5 degree-of-freedom navigation robot is discussed in detail.An innovative microstepping method for stepper motor control is put forward.Since the stator currents are sinusoidal instead of square,the actuators＇step-by-step oscillations are eliminated as well.By means of this sensing subsystem,it has achieved the close-loop control of the end-effector.The Controller Area Network（CAN） is utilized to connect the DSP controllers.The final examination to the control system has testified its excellent reliability and stability.

关 键 词：脊柱微创手术 导航机器人 DSP处理器 电机细分控制 控制器局域网 

分 类 号：TP242.6[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]