全自动内窥镜清洗机的机械手抗摆控制

来源：计算机测量与控制杂志2023年第10期北京时间：

作者：谈震锞,刘飞,王志国

单位：江南大学 轻工过程先进控制教育部重点实验室

摘要：为满足当前大量的内镜临床手术需求，对内镜的清洗和消毒提出了更高的要求。而全自动内窥镜清洗机中受到物理结构的限制，因此将转运部件设计成特殊结构的机械手。针对其在移动过程中竖杆摆动的欠驱动问题，采用滑模控制的方法，抑制了因机械结构而引发的摆动，完成了快速定位和抗摆的目的。首先对机械手竖杆转动惯量不能忽略的特点建立了机械手系统的数学模型。根据位移和角度之间的耦合关系设计了滑模面和控制律。接着利用LaSalle不变性原理和Lyapunov方法证明系统有限时间抵达滑模面并最终渐近稳定，同时给出控制器参数的整定。最后实验结果表明机械手系统在控制器的作用下，实现了快速定位到指定位置且使竖杆的摆动幅度尽可能小的优越效果，对医疗设备的研制有应用价值。

关键词：欠驱动机械手;抗摆控制;滑模控制;内窥镜清洗机;医疗器械

基金资助：国家自然科学基金(No.61833007)