【正文】 、圖表要求： 1）文字通順，語 言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。它的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、可靠，輔助設(shè)備少，操作簡單。該方案可靠性高，符合醫(yī)療機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求。它的研制成功有助于為病人更好的解除病痛，減輕醫(yī)生的工 作量，促進(jìn)了醫(yī)療系統(tǒng)的發(fā)展。 它可以檢測 電路是否符合設(shè)計(jì)要求，以及根據(jù)電路的具體表現(xiàn)來判斷電路的功能，為下一步完善電路做好準(zhǔn)備。同時(shí)，增量編碼器隨時(shí)監(jiān)測電機(jī)轉(zhuǎn)的圈數(shù)，來確定機(jī)械手是否到達(dá)指定的位置，當(dāng)機(jī)械手未到達(dá)指定位置時(shí)， ACK 繼續(xù)驅(qū)動控制，電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動；當(dāng)電機(jī)到達(dá)指定位置時(shí)，ACK 便將一個(gè)中斷通過 P CAN 卡給 PC 機(jī)， PC機(jī)便根據(jù)情況，給 ACK 下達(dá)另外的命令，可以要求電機(jī)停轉(zhuǎn)或者，直接給電機(jī)斷電。下面我就主控電路的工作形式做一下介紹。 注：所有接線端子的信號定義要按 PCB 上的標(biāo)識接線； P P13 插座小心接反；其它類型插座基本具有防插反功能。CAN， 232R、 232T、 232GND、 CanH、 CanL、 CanGND）。增量式編碼器不僅能滿足要求，還能減少機(jī)器人的尺寸，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省了成本。按編碼器的不同讀數(shù)方法，可分為絕對編碼器和增量編碼器兩種。 本設(shè)計(jì)根據(jù)醫(yī)療機(jī)器人的需要，選用永磁無刷直流電動機(jī)。無刷直流電動機(jī)一般由電動機(jī)、位置傳感器、和電子開關(guān)三部分組成?？梢?，在有刷直流電機(jī)中，就是借助電刷一換向片，使得在某一磁極下，雖然導(dǎo)體在不斷更替，但只要外加電壓的極性不變，則導(dǎo)體中流過的 電流方向始終不變，作用在電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終不變，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向也始終不變，這就是有刷直流電機(jī)的機(jī)械換相過程。這個(gè)力形成了作用在線圈上的電磁轉(zhuǎn)矩。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(jī)械換向機(jī)構(gòu)。C震動 5 Hz 到 500 Hz, 高達(dá) grms， 海拔 400 m 到 5,000 m，沖擊 40 g 峰值加速度 驅(qū)動控制器選擇 ACK卡。C 到 70186。 電機(jī)控制驅(qū)動控制器選擇 Accel有 兩個(gè)版本。在軌跡模式下，驅(qū)動器可以執(zhí)行一些基于預(yù)先 參數(shù)設(shè)定的運(yùn)動。 Can總線的主要特點(diǎn)有 [10]:多主總線，各節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；采用獨(dú)特的非破壞性總線仲裁技術(shù)，優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先傳送數(shù)據(jù)，能滿足實(shí)時(shí)性要求；具有點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)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(gè)，并有 CRC 及其它校驗(yàn)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低，萬 一某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)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(yuǎn)達(dá)10km(5kb/s),通信速率最高可達(dá)到 1MB/s(40m),節(jié)點(diǎn)數(shù)目實(shí)際可達(dá) 110個(gè)，通信介質(zhì)采用雙絞線，也可用光纖； CAN 總線只有兩根導(dǎo)線，系統(tǒng)擴(kuò)充時(shí)，直接將新節(jié)點(diǎn)掛接在總線上即可，系統(tǒng)易擴(kuò)充，改型靈活。 經(jīng)過分析，借鑒各種控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，針對 微波消融醫(yī)療機(jī)器人的任務(wù)要求，本課題采用上位 PC 機(jī)加下位控制驅(qū)動器相結(jié)合的方式，利用 CAN 卡進(jìn)行上位機(jī)與控制器驅(qū)動的通訊。也就是說集中控制系統(tǒng)由一臺計(jì)算機(jī)來完成系統(tǒng)的所有功能和控制系統(tǒng)中所有被控制的對象。 CAN 適配卡，它相當(dāng)于聯(lián)絡(luò)站，負(fù)責(zé)完成主控機(jī)和 CAN 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)信號之間的轉(zhuǎn)換。它屬于 現(xiàn)場總線的范圍，與其他的總線相比，它是一種分散式、數(shù)字化、雙向多站點(diǎn)的通信系統(tǒng)，具有速度高、可靠性好、智能化高、連接方便等優(yōu)點(diǎn) [8]。當(dāng)然，選擇 PC機(jī)控制，成本相對較大。它的主要缺點(diǎn)是受集成度限制，片內(nèi)存儲容量較小，運(yùn)算位數(shù)較小，運(yùn)算功能和運(yùn)算速度都有一定的限制 . 3． PC 機(jī) 總線型結(jié)構(gòu)的 PC 機(jī)，根據(jù)功能要求把控制系統(tǒng)劃分成具有一種或幾種獨(dú)立功能的硬件模塊，從內(nèi)總線入手把各功能模塊設(shè)計(jì)成“標(biāo)準(zhǔn)”的印制電路板插件，每塊插件之間的信息通過底板進(jìn)行交換，從而達(dá)到控制系統(tǒng)的整體模塊。它的主要特點(diǎn)是控制程序可變，具有很好的柔性，可靠性高，編程簡單，使用方便。一般選用的控制計(jì)算機(jī)可分為：可編程控制器，單片機(jī)以及 PC 機(jī)。后兩個(gè)自由度為機(jī)器人手腕，可使手術(shù)工具實(shí)現(xiàn)工作空 間的任意姿態(tài)。 我們選擇的是關(guān)節(jié)坐標(biāo)型。 3 2 肝腫瘤消融機(jī)器人 總體 設(shè)計(jì) 肝腫瘤消融機(jī)器人總體構(gòu)成 為實(shí)現(xiàn)肝腫瘤消融機(jī)器人的功能，同時(shí)能夠完成工作任務(wù)，要實(shí) 現(xiàn)肝腫瘤消融機(jī)器人的安全的可控型的移動工作，還需要一套輔助系統(tǒng)。 （ 2） 肝腫瘤消融機(jī)器人控制驅(qū)動器的設(shè)計(jì)及選型。 （ 5） 成本越來越低，應(yīng)用越來越普遍，現(xiàn)在由于處于起步階段，肝腫瘤消融機(jī)器人的應(yīng)用較少，相信在不久的將來，肝腫瘤機(jī)器人可以在廣大的醫(yī)院普及，而不是僅應(yīng)用在大醫(yī)院里。 （ 3） 在功能上，趨向于智能多元化。歐共體技術(shù)專家 Maurice 在 IEEE SPECTRNM 期刊中表示，歐共體正在制定一項(xiàng)新的計(jì)劃，其中將機(jī)器人輔助外科手術(shù)及模擬醫(yī)療技術(shù)仿真作為重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃之一。 北京理工大學(xué)等一些高校已經(jīng)對此投入了巨大的財(cái)力物力，并且取得了一定的成果，也獲得了眾多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利。國內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)處于發(fā)展階段，我國也加大了對機(jī)器人的研發(fā)力度，因此，醫(yī)療機(jī)器人的的發(fā)展正處與一個(gè)黃金時(shí)期。機(jī)器人裝置的緊湊性和兼容性占用較少的手術(shù)臺空間，可適用于多種的外科手術(shù)。整個(gè)的治療過程無創(chuàng)傷、不出血、不需麻醉、真正實(shí)現(xiàn)從體外治療 腫瘤的目的。為了對腫瘤進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，現(xiàn)在，人們正在借鑒其他導(dǎo)航系統(tǒng)并結(jié)合三維空間定位技術(shù)，準(zhǔn)備對腫瘤位置進(jìn)行更為精確的定位。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人將在醫(yī)療領(lǐng)域?yàn)槿祟愖龀鲋卮蟮呢暙I(xiàn)。 肝腫瘤消融機(jī)器人是機(jī)器人研究的一個(gè)熱點(diǎn)，它是隨著超聲引導(dǎo)技術(shù)在治療腫瘤方面的應(yīng)用而在國內(nèi)外迅速興起的。這樣在能夠構(gòu)建三維空間坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用肝腫瘤消融機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精確定位和輔助操作。這在很大程度上減輕了患者的痛苦機(jī)器人靈巧的結(jié)構(gòu)和裝置的精度，可實(shí)現(xiàn)精確的定位和保持穩(wěn)定的手術(shù)圖像，從而能進(jìn)行精確地外科手術(shù)。可提供一個(gè)適合人類工程學(xué)的操作環(huán)