基于STFT的微创手术机器人运动控制系统设计

来源：计算机测量与控制杂志2021年第5期北京时间：

作者：王昆,王晓峰,郝潇

单位：山西大学 物理电子工程学院

摘要：针对微创手术机器人运动过程受到信号干扰而导致机器人主从臂控制效果差、控制精度较低的问题，提出了基于STFT的微创手术机器人运动控制系统设计。主控制器通过蓝牙的无线传输方式与主机连接，采用I/O口模拟SCI硬件流控方式，实现MCU与蓝牙通信，为系统提供基础数据。设计时钟基准电路的并联振荡模式，方便失控程序重启。根据运动控制器结构，设计预留模数转换接口，并对机器人主从操作臂展开详细分析。使用基于STFT短时傅里叶变换方法抑制外界干扰，在LM629运动控制专用集成芯片支持下设计控制流程，完成基于STFT的微创手术机器人运动控制系统设计。设计对比实验，结果表明该系统与期望主臂运动轨迹的终点坐标（10mm，-35mm，45mm）和从臂运动轨迹的终点坐标（18mm，-45mm，25mm）一致，能够精准控制微创手术机器人运动精度，为医学手术智能化开展提供设备支持。

关键词：STFT;微创手术;机器人运动;主从臂控制;

基金资助：[1]山西省高等学校科技创新项目：人体介质电容耦合式传输链路损耗模型及其宽带传输系统的研究（编号：201802004） [2]教育部产学研合作协同育人项目：直通中关村--中关村智酷创新创业实践（编号：201802107010） [3]山西省高等学校教学改革创新项目：混合教学模式在电子信息专业课堂和实验教学中的研究与实践（编号：J2019038）