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国内刊号：21-1137/TP
国际刊号：1002-0446
发布日期:
作者：王景港, 夏光明, 代煜, 张建勋
关键词：骨铣削, 快速傅里叶变换, 手术机器人, PID控制, 振动信号分析
在骨曲面铣削时，机器人在控制铣削深度的同时需调整刀具与骨面的夹角来确保手术质量．针对这一问题，本文首先建立了铣刀的振动模型，讨论了铣削时铣刀与骨切面的夹角对铣削振动的影响．其次利用固定在铣刀上的三轴加速度传感器，采集铣刀在铣削过程中的振动信号，并使用快速傅里叶变换从信号中提取出铣刀旋转频率谐波的幅值．然后通过先验实验拟合出切向加速度信号中的一次谐波幅值与深度的线性关系，同时得到轴向加速度信号中的一次谐波幅值随夹角变化的关系，证明这两种谐波幅值可作为控制深度和夹角的反馈量．最后利用PID（比例－积分－微分）控制器和机器人逆运动学提出了基于振动触觉的骨曲面铣削方法．实验结果表明，铣削深度设置值为0.5 mm时，未引入和引入夹角控制方法时的骨曲面铣削深度的均值和标准差分别为0.455 mm ±0.046 mm和0.499 mm ±0.028 mm．所提方法能提高机器人铣削骨曲面的精确度．
来源：2021年第4期
《机器人》期刊编辑部
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