基于LabVIEW的手术机器人从手夹持力监控分析系统研究.pdf

机槭设计与制造
第2期
Machinery Design Manufacture
2015年2月
基于 Lab VIEW的手术机器人从手夹持力
监控分析系统研究
张禹,黄万里,刘慧芳,李科燃
(沈阳[业大学机械工程学院,辽宁沈阳110870)
摘要:以手术机器人从手机构为对象,研制了手术机器人从手夹持力信号数据采集系统。在末端夹持手指安装了应
变传感器。传感器采集的加持力信号传递给以NE592为核心的信号处理电路进行处理,将处理过后的信号传递给数
据采集卡进行数据米集并通过串ロ接ロ上传到计算机;计算机监测系统軟件由虛拟仪器开发平台 LABVIEW完成,实
现对采集卡上传的数据进行监控分析;在 LABVIEW中调用 Matlab Script节点,实现 IABVIEW与 Matlab的混合编程。
实验表明,该采集系统能够很好地完成手术机器人从手夹持力信号数据采集任务,为手术杌器人从手其他的深入研究提
供了可靠的平台。
关键词;手术机器人;夹持力;监控分析系统
中图分类号:TH16;1P242.3文献标识码:A文章编号:1001-3997(2015)02-0164-04
Analysis System of Hand Holding Force Monitoring
of Surgical Robot Based on Labview
ZHANG Yu, HUANG Wan-li, LIU Hui-fang, LI Ke-ran
Shenyang University of Technology Institute of Mechanical Engineering, Liaoning Shenyang 110870, China
Abstract: Using the surgical robot hand designed, a hand clamping force siga data acquisiton system is studied. Strain
sensor is installed a the end of the clamping fingers. Sensor ac ui tion signal of the clamping force is transmited to a signa
processing circuit whose core element is NE592 integrated chip. The rocessed signal will be transmited to a data acquisition
card for data acgwis ition and these data will be uploaded to the computer through serial interface. Computer monitoring system
software is designed by I VIE W urual instrument development om he softare is able to monitor and analyze these
uploaded data T he Lab w d Ma lab mixed progamming s aled though caing Matlab Sri node in LABVIEW
Experiment result s show that the acquis ition system can finish the surgical robot hand signal data acquisition task well
Research results may prowide a reliable platform to other further research of surgery robot hand clamping force
Key Words: Surgical Robot; Clamping Force; Monitor and Analysis System
经获得美国FDA认证并目在国内外很多医疗机构得到了实际应
微创外科手术机器人技术是近年发展起来的个新兴的研H4但该系统少对机械手从手木端力感知的能力。文献研制
究领域,将医学、工程等多学科知识集为一体。与传统人工手术方了图像引导手术机器人,通过将非线性参数识别技术和摄像机技
术相结合,实现了机器人机械结构的精确运动制。文献研制了
式相比,其具有手术后伤口小、恢复快、稳定性高、医生工作量小
而向显微外科手术的机器人系统,该系统通过 Internet网完成了
等诸多优点。在手术机器人工作过程中,从手是且接与病人接触700m外的1mm血管吻合实验,但在医生操作过程中该系统不
的机械设备,为避免从手夹伤病人的人体组织,要求其对工作力
能感受力反馈信息。文献研究了“妙手”手术机器人,该机器人
具有较高的感知度,因此设计一种能够实现从手工作力感知的数系统实现了主手系统力反馈,但缺少对从手力信号的直接采集
据采集系统尤为重要。目前国内外对手术机器人技术的研究较功能。
多,但是对于手术机器人从手夹持力相关技术的研究尚属空白。
针对实现手术机器人从手对人体组织夹持力的准确监测与
如1999年美国成功研制了 Davinci系统,该系统采用了高分辨控制功能的迫切需求,以课题组所设计的手术机器人从手机构为
率的三维图像处理设备以及多个活动自由度的关节等技术,其已研究对象,进行了夹持力监控分析系统的研究,使其能够完成手
来稿日期:2014-08-24
基金项目:沈阳市科技创新项目(F13-297-1-00);国家自然科学基金项目(51305277)
作者简介:张禹,(1970-),男,辽宁沈阳人,博士,博士生导师,教授,主要研究方向:机器人技术