肝腫瘤消融機器人控制系統(tǒng)畢業(yè)設計論文(編輯修改稿)
2025-07-24 16:43 本頁面
【文章內容簡介】 析，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制，整體性與協(xié)調性較好。經(jīng)過分析，借鑒各種控制系統(tǒng)的優(yōu)點，針對微波消融醫(yī)療機器人的任務要求，本課題采用上位PC機加下位控制驅動器相結合的方式，利用CAN卡進行上位機與控制器驅動的通訊。上位機完成人機對話，對超聲圖像進行處理，由醫(yī)生使用手術規(guī)劃軟件進行術前規(guī)劃，包括勾畫病灶、確定規(guī)劃路徑和手術點位置等操作，再由運動規(guī)劃程序根據(jù)醫(yī)生的手術規(guī)劃給出機器人運動軌跡規(guī)劃，通過ＡＣＫ控制系統(tǒng)控制驅動器，驅動電機，從而實現(xiàn)機器人的運動，同時，上位機上載各電機的運動數(shù)據(jù)，進行分析和處理，對運動軌跡進行記錄和監(jiān)控。 CAN卡方案選擇CAN(Controller AreaNetwork)總線是一種支持分布式實時控制系統(tǒng)的串行通信的局域網(wǎng)絡。CAN總線有很多的優(yōu)良的特性，比如它的性能高，可靠性高，實時性好，還可以對其進行獨特的設計，已廣泛應用控制系統(tǒng)中檢測和執(zhí)行機構之間的數(shù)據(jù)通信。Can總線的主要特點有[10]:多主總線，各節(jié)點均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡上的其它節(jié)點發(fā)送信息；采用獨特的非破壞性總線仲裁技術，優(yōu)先級高的節(jié)點優(yōu)先傳送數(shù)據(jù)，能滿足實時性要求；具有點對點、一點對多點及全局廣播傳送數(shù)據(jù)的功能；CAN總線上每幀有效字節(jié)數(shù)最多為8 個，并有CRC 及其它校驗措施，數(shù)據(jù)出錯率極低，萬一某一節(jié)點出現(xiàn)嚴重錯誤，可自動脫離總線，總線上的其它操作不受影響；通信距離遠達10km(5kb/s),通信速率最高可達到1MB/s(40m),節(jié)點數(shù)目實際可達110個，通信介質采用雙絞線，也可用光纖； CAN 總線只有兩根導線，系統(tǒng)擴充時，直接將新節(jié)點掛接在總線上即可，系統(tǒng)易擴充，改型靈活。因此，CAN 總線成為分布式計算機控制系統(tǒng)的理想總線。CANopen 是一種高性價比的分布式控制執(zhí)行方案。在PVT模式下，驅動器可以接收同步的位置/速度/時間信號點，實現(xiàn)插補運動。在軌跡模式下，驅動器可以執(zhí)行一些基于預先參數(shù)設定的運動。同時CANopen也支持速度和力矩控制模式。本方案選用CANPCI02，CANPCI02 是一款板載微處理器并具有兩個完全隔離通道的 PCI 卡。CANIPM01 I/O 處理模塊能為OEM客戶提供最佳的系統(tǒng)接口，并能集成到 CANopen 網(wǎng)絡中。Accelnet有兩個版本。驅動控制器ACK設計耐溫范圍更寬，防潮，抗震，抗沖擊性能更強。主要用于COTS軍工，航海，航空，以及提煉及車輛系統(tǒng)等要求較高的場所。環(huán)境溫度40186。C 到 70186。C，溫度沖擊 40186。C 到 70186。C 1 分鐘內，相對濕度95% 非冷凝狀態(tài) 在 60186。C震動5 Hz 到 500 Hz, 高達 grms，海拔 400 m 到 5,000 m，沖擊 40 g 峰值加速度驅動控制器選擇ACK卡?？刂颇Ｊ? Indexer, 點到點, PVT,電子凸輪, 電子齒輪,位置, 速度, 力矩；命令接口：CANopen/DeviceNet，ASCII 和離散 I/O，步進脈沖命令，177。10V 位置/速度/力矩命令，PWM 速度/力矩命令，主編碼器；通訊：CANopen/DeviceNet，RS232反饋，數(shù)字積分 A/B 編碼器，旋轉變壓器 輔助編碼器輸入 / 編碼器輸出，模擬編碼器 [ADP, ACJ S 選項]，數(shù)字霍爾，I/O 數(shù)字，812 輸入, 24 輸出。本方案選的ACK卡是ACK05506MODELACK055063655為額定電流，為峰值電流通訊方式：CANopen/DeviceNet、RS232電流環(huán)的刷新頻率14KHz()(357us)有刷直流電機主要由靜止部分磁極體、轉動部分電樞以及電刷和換向器等組成，如圖1所示。圖中，N、S為磁極體線圈abed組成電樞，電刷A、B和換向片Ⅱ組成機械換向機構。當接上電源，電流I從電刷A流進去，經(jīng)過換向片I、線圈abed至換向片Ⅱ，然后由電刷B流出。根據(jù)畢奧薩伐爾定律：如果磁場中有一載流導體，且導體與磁場方向相互垂直，則作用在載流導體上的電磁力應為／ ＝ IBι，其中，I為流過導體的電流；B為磁通密度；ιa為載流導體的有效長度。這個力形成了作用在線圈上的電磁轉矩。根據(jù)左手定則，線圈在這個電磁轉矩的作用下，將按逆時針方向轉動。當載流導體轉過180176。電角度后，電流I還是從電刷A進去，經(jīng)由換向片I、線圈dcbca，至換向片Ⅱ，最后仍從電刷B流出?？梢?，在有刷直流電機中，就是借助電刷一換向片，使得在某一磁極下，雖然導體在不斷更替，但只要外加電壓的極性不變，則導體中流過的電流方向始終不變，作用在電樞上的電磁轉矩的方向始終不變，電機的旋轉方向也始終不變，這就是有刷直流電機的機械換相過程。圖31無刷直流電動機采用電子換向裝置，代替了傳統(tǒng)的機械換向裝置（換向器和電刷），不但保留了直流電動機良好的調速與啟動特性，而且具有交流電動機結構簡單和維修方便等優(yōu)點，這種電動機性能良好，工作可靠，因此，近年來迅速發(fā)展。傳統(tǒng)型直流電動機電樞是旋轉的，磁極是靜止的，但無刷直流
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