机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (15): 382-396.doi: 10.3901/JME.260828
• 机器人与机构学 • 上一篇
李盼1,2, 叶崇聪1, 陈翼飞1, 房德磊1, 张峻霞1, 梁存满2,3
LI Pan1,2, YE Chongcong1, CHEN Yifei1, FANG Delei1, ZHANG Junxia1, LIANG Cunman2,3
摘要: 在执行微创血管介入手术时,介入过程依赖医生的经验性操作,并且不可避免会遇到大曲率弯曲血管内操作受限的问题。研究设计了一种锥螺旋泳动磁微机器人,对其路径跟随控制策略展开研究,实现了磁微机器人的自动化操作过程。改进了传统A*路径规划算法,考虑血管中的血斑障碍物,通过对其膨胀,生成曲率连续的全局最优路径。构建了基于视觉提取的双闭环控制策略,利用模糊控制原理融合Stanley算法与模型预测控制(MPC)算法,完成外环路径跟随控制,输出理想的运动状态参数。利用PI控制,完成内环转向控制,输出外磁场参数。在S型血管环境和U型血管血斑环境下进行路径跟随仿真,分析了不同初始误差和运动速度对路径跟随效果的影响。仿真结果显示,基于模糊控制的Stanley融合MPC算法避免了Stanley算法在跟踪过程中产生的抖动,追踪效果更加平稳,降低了MPC算法在转向过程中产生的误差,提高了追踪速度和跟踪精度,在转向处采用降速处理,比匀速运动前提下误差降低达到37.5%。在模拟血管中进行了路径跟随控制实验,验证了磁微机器人自动化控制在实际应用中的可行性。
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