摘要：针对国产腹腔镜手术机器人轨迹跟踪控制的关键问题,在动力学模型的基础上,构建了自适应模糊滑模控制系统。该方法采用快速非奇异终端滑模面,确保系统能够在有限时间内收敛,并且避免了控制奇异的问题,同时运用模糊逻辑控制,根据系统误差的变化动态调节滑模切换项的大小,在保留滑模控制鲁棒性的基础上,减小了系统的抖振,提高了被控系统的跟踪精度和鲁棒性。仿真结果显示,所设计的方法具有收敛速度快、稳态精度高、力矩脉动小的特点,能够将位置的收敛时间从0.6~0.9s减小到0.1s,稳态误差峰值由0.035rad减小到0.01rad。针对动物活体组织的实验结果显示,所设计的控制系统能够实现机械手术臂对医生操作信息的准确跟踪,为手术的顺利实施提供了保障。

关键词：国产腹腔镜手术机器人 轨迹跟踪控制 快速非奇异终端模糊滑模控制 抖振 

单位：中南大学湘雅三医院; 长沙410013; 中南大学机电工程学院; 长沙410082; 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室; 天津300350