基于ARM的医疗机器人主从夹持控制设计

"基于ARM微控制器的医疗机器人主从夹持控制系统设计与实现" 这篇论文主要探讨了使用ARM微控制器构建的医疗机器人主从夹持控制系统的详细设计与实现。该系统是针对实验室自主研发的医疗机器人"妙手"设计的，主要用于显微外科手术中的精准操作，例如夹持缝合针、线或剪切器官组织。 首先，论文介绍了"从手手指"的概念，这是一种可以快速更换工具的机制，其内部装有微型步进电机，通过传动部件驱动前端夹持钳的开合运动。前端工具可以根据手术需求更换为不同的手术器械，如刀具或剪子。尽管工具可以更换，但手指机构的工作原理保持不变，因此论文以夹持钳为例进行深入讨论。 接着，论文阐述了系统的整体结构，包括主手、控制系统和从手手指三部分。主手的开合机构通过电位器输出模拟电压，这个电压经过模数转换（ADC）模块转变为数字量，由ARM控制平台处理后发送控制信号给步进电机驱动模块。步进电机驱动从手手指内的电机转动，通过机械传动部件实现夹持钳的开合，确保与主手的夹持角度对应。 论文中提及的ARM微控制器是AT91RM9200，它连接了外围设备并配置了硬件电路，同时在运行Linux操作系统的硬件平台上开发了相应的驱动程序。实验结果证明了该系统能够有效地控制夹持操作，例如缝合针的夹持。 此外，论文还提到了"妙手"系统的组成部分，包括主操作手、控制系统、从操作手和图像系统。医生借助图像系统引导，通过主操作手和控制系统驱动从操作手执行手术操作。 主从夹持控制的关键在于利用主手的开合机构来同步控制从手的末端夹持装置，满足手术过程中的低延迟和复杂控制需求。ARM微控制器因其高性能和丰富的资源被选为控制系统的核心，以满足医疗机器人对实时性和处理能力的要求。 这篇论文详细描述了基于ARM微控制器的主从夹持控制系统的设计，包括硬件电路、软件开发以及系统的实际应用，为医疗机器人的研发提供了重要的理论和技术支持。