随着电子科学技术的不断发展,使得各行各业自动化程度的提高 在医疗领域,机器手应用到微创手术中实现了手术的自动化,不仅解放了双手,而且可以避免在手动穿刺中由于双手颤动和人眼判断不准所带来的误差,使得手术更加精准化,提高了手术成功率,在人们对医疗水平保持高期望的当下具有十分重要的研究意义。本文以实现穿刺手术的自动靶点定位为目的展开工作,从系统功能架构和软、硬件的控制设计上进行详细的构思,通过设计应用于穿刺手术的机械从手所对应的运动控制系统来实现位置定位。主要研究内容和成果为:1.完成了辅助定位系统的设计。设计了整个定位运动控制系统的功能架构;设计了 6自由度的机械臂本体作为定位操作机构;并选择了混合式步进电机作为执行机构和光电旋转编码器作位置检测元件,搭建了硬件平台。2.建立了定位机械臂的运动学模型。运用机器人运动学的相关知识,对机械臂本体机构进行POE建模,求得了正逆运动学方程并进行解算;软件仿真验证了模型的正确性;求得了机械臂的“腕部”活动范围为270mm*175mm*200mm的长方体空间及手术有效规划空间范围为906mm*175mm*577.5mm的长方体空间。3.完成了 DSP定位系统控制软件的设计。采用模块化的设计思路,实现了串口通信、位置控制、编码器反馈信号处理、复位等功能。4.测试了系统的定位功能。通过以DSP为控制核心对定位系统进行实验测试,验证了控制软件的正确性。通过PC上位机给DSP发送随机设置的位置坐标系统实现位置定位,并且通过样机的软、硬件联调,优化控制参数提高位置定位精度。