微操作机器人系统中的载物台控制技术研究

• 作 者: 孙晶晶
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 微控制器 载物台 显微视觉 电磁兼容 机器人

现代医疗和生物工程领域中有越来越多的工作需要对细胞及活性微组织等操作对象实施各种形式的细微操作。开发面向细胞及微组织的自动化高精度微操作机器人系统，符合生物工程的发展需要，对国内现代医疗和生物工程的发展具有重要意义。
将超声振动与微动机器人相结合，开发了一套细胞微切剖机器人系统。本文研究的内容是国家自然科学基金项目“微超声振动切剖机器人系统研制及微切剖实验研究”的一部分，从硬件设计、视觉控制、电磁兼容三个方向研究了微操作机器人系统中的载物台控制技术。
首先，将机器人系统设计模块化。根据功能将微操作机器人系统分成吸附臂模块、载物台模块和切割臂模块分别分析。在实验的基础上提出了微操作机器人系统的改进措施，引入从电磁兼容角度设计载物台控制系统的理念。
然后，分析载物台系统特点，设计载物台模块硬件，包括复位，时钟、通信接口、电源、片选控制等多个单元；根据载物台控制的特点，提出了载物台控制系统的控制功能、控制命令及控制过程中应注意的问题。
接着，对基于视觉的载物台系统控制进行了探讨和研究，内容涉及显微视觉的组成、显微放大原理、显微视觉的建立、图像坐标与直角坐标空间的转换关系、自动聚焦、视觉标定等内容，为进一步研究显微视觉伺服控制奠定了的基础。
最后，从电磁兼容角度研究载物台控制系统，内容涉及电路设计原则、有针对性的电磁兼容改进措施等；专门为这个系统设计了防浪涌滤波器；并且对载物台系统的干扰源之一——压电陶瓷驱动器进行了电磁兼容检测和整改，提高了它的电磁兼容性。
本文从实际应用出发，对于微操作机器人系统中的载物台控制技术作了详细探讨和深入的研究，对显微控制的研究有一定的实用参考价值。