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基于声信号的骨科机器人椎板铣削深度控制
被引量：
4
1
作者
夏光明
代煜
张建勋
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期144-154,共11页
为了实时监测和控制骨科机器人的椎板铣削深度,首先基于铣刀几何结构和椎板受迫振动方程,对椎板铣削过程进行建模与分析,提出了一种基于声信号的铣削深度监测方法。然后给出了基于快速傅里叶变换的骨铣削声信号处理方法,用于在手术动力...
为了实时监测和控制骨科机器人的椎板铣削深度,首先基于铣刀几何结构和椎板受迫振动方程,对椎板铣削过程进行建模与分析,提出了一种基于声信号的铣削深度监测方法。然后给出了基于快速傅里叶变换的骨铣削声信号处理方法,用于在手术动力装置主轴旋转频率改变时,准确提取声信号中的主轴频率及其整倍数谐波的幅度值。谐波幅度作为反馈信号,基于带死区的比例微分控制器修正机器人的规划轴向进给速度来控制铣削深度。最后,基于三自由度笛卡尔机器人系统对人造骨块进行了铣削测试实验和铣削深度控制实验。实验结果表明,基于铣削声信号谐波幅度能够在0~1.2 mm的铣削深度安全测量范围内以0.1 mm的分辨率监测铣削深度,从而有效地控制骨面形变和位移时的椎板铣削深度。所提方法可以提高骨科机器人的椎板铣削操作精度和安全性。
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关键词
骨科机器人
椎板
铣削
受迫振动
声信号处理
铣削深度监测
反馈控制
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职称材料
题名
基于声信号的骨科机器人椎板铣削深度控制
被引量：
4
1
作者
夏光明
代煜
张建勋
机构
南开大学机器人与信息自动化研究所
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期144-154,共11页
基金
国家自然科学基金(61773223)项目资助
文摘
为了实时监测和控制骨科机器人的椎板铣削深度,首先基于铣刀几何结构和椎板受迫振动方程,对椎板铣削过程进行建模与分析,提出了一种基于声信号的铣削深度监测方法。然后给出了基于快速傅里叶变换的骨铣削声信号处理方法,用于在手术动力装置主轴旋转频率改变时,准确提取声信号中的主轴频率及其整倍数谐波的幅度值。谐波幅度作为反馈信号,基于带死区的比例微分控制器修正机器人的规划轴向进给速度来控制铣削深度。最后,基于三自由度笛卡尔机器人系统对人造骨块进行了铣削测试实验和铣削深度控制实验。实验结果表明,基于铣削声信号谐波幅度能够在0~1.2 mm的铣削深度安全测量范围内以0.1 mm的分辨率监测铣削深度,从而有效地控制骨面形变和位移时的椎板铣削深度。所提方法可以提高骨科机器人的椎板铣削操作精度和安全性。
关键词
骨科机器人
椎板
铣削
受迫振动
声信号处理
铣削深度监测
反馈控制
Keywords
orthopedic robot
laminar milling
forced vibration
acoustic signals processing
milling depth monitoring
feedback control
分类号
TH781 [机械工程—精密仪器及机械]
TP242.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于声信号的骨科机器人椎板铣削深度控制
夏光明
代煜
张建勋
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
4
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