【正文】 能機器臂，病人頭部固定裝置等部分組成，可以完成確定手術靶點，重建三維病灶輪廓，引導定位器械，定向手術系統(tǒng)等多個復雜步驟，治療腦部縱深病變無需開顱[2]。北京理工大學等一些高校已經對此投入了巨大的財力物力，并且取得了一定的成果，也獲得了眾多具有自主知識產權的專利。至今他們這些國家的機器人技術已經比較成熟了。歐共體技術專家Maurice在IEEE SPECTRNM期刊中表示，歐共體正在制定一項新的計劃，其中將機器人輔助外科手術及模擬醫(yī)療技術仿真作為重點研究發(fā)展計劃之一。通過對國內外肝腫瘤消融機器人和一些輔助治療機器人的現(xiàn)狀的分析，可以看出肝腫瘤醫(yī)療機器人今后的發(fā)展有以下幾個方面的趨勢：（1） 結構上，趨向微小型，占地面積越來越少。（3） 在功能上，趨向于智能多元化。（4） 高精度化。（5） 成本越來越低，應用越來越普遍，現(xiàn)在由于處于起步階段，肝腫瘤消融機器人的應用較少，相信在不久的將來，肝腫瘤機器人可以在廣大的醫(yī)院普及，而不是僅應用在大醫(yī)院里。（1） 肝腫瘤消融機器人的主控機設計和選擇。（2） 肝腫瘤消融機器人控制驅動器的設計及選型。（4）肝腫瘤消融機器人機械壁的部分設計。2肝腫瘤消融機器人總體設計為實現(xiàn)肝腫瘤消融機器人的功能，同時能夠完成工作任務，要實現(xiàn)肝腫瘤消融機器人的安全的可控型的移動工作，還需要一套輔助系統(tǒng)。機器人的手臂典型結構有：關節(jié)坐標型、極坐標型、圓柱坐標型、SＣARR型、直角坐標型[4]。 我們選擇的是關節(jié)坐標型。根據以上的分析，共采用五個自由度[5]。后兩個自由度為機器人手腕，可使手術工具實現(xiàn)工作空間的任意姿態(tài)。如果機械臂體積太大，不僅不利于控制，也不利于安放，因此本章首先提出了肝腫瘤消融機器人的設計方案；其次對機器人的總體結構進行簡單介紹，由于本文主要研究肝腫瘤消融機器人的控制系統(tǒng)，因此對機器人的機械部分設計只作簡單介紹。一般選用的控制計算機可分為：可編程控制器，單片機以及PC機。它是將繼電器技術邏輯控制技術與計算機技術相結合而發(fā)展起來的一種工業(yè)控制計算機系統(tǒng)。它的主要特點是控制程序可變，具有很好的柔性，可靠性高，編程簡單，使用方便。2．單片機 單片機是把計算機系統(tǒng)硬件的主要部分如CPU、存儲器、I/O口、定時/計數(shù)器及中斷控制器等都集中在一個芯片上的單芯片計算機[6]。它的主要缺點是受集成度限制，片內存儲容量較小，運算位數(shù)較小，運算功能和運算速度都有一定的限制.3．PC機總線型結構的PC機，根據功能要求把控制系統(tǒng)劃分成具有一種或幾種獨立功能的硬件模塊，從內總線入手把各功能模塊設計成“標準”的印制電路板插件，每塊插件之間的信息通過底板進行交換，從而達到控制系統(tǒng)的整體模塊。因而PC機得控制具有如下優(yōu)點：它可以提高設計效率，縮短設計和制造周期，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，便于調試和維修，能適應技術發(fā)展的需要，迅速改進系統(tǒng)的性能。當然，選擇PC機控制，成本相對較大。分布式控制是一種高保密性的控制。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[8]。分布式控制方式一般有四部分組成。CAN適配卡，它相當于聯(lián)絡站，負責完成主控機和CAN協(xié)議標準信號之間的轉換。智能的節(jié)點，相當于副控機，它一方面接收主控機指令，完成對電機的控制，還要向微機隨時報告電機的運行狀態(tài)信息。也就是說集中控制系統(tǒng)由一臺計算機來完成系統(tǒng)的所有功能和控制系統(tǒng)中所有被控制的對象。另外，集中式的控制庫很容易管理，并容易保證數(shù)據的一致性。經過分析，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。 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絡。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，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。CANopen 是一種高性價比的分布式控制執(zhí)行方案。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。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。Accelnet有兩個版本。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。C 到 70186。C 到 70186。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。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。圖中，N、S為磁極體線圈abed組成電樞，電刷A、B和換向片