基于AVR单片机的乳腺介入机器人控制器设计及分析

【摘要】由于核磁共振成像(MRI)技术具有极好的分辨力，能够多方位呈现清晰的图像，并且对人体完全无辐射，所以基于MRI导航的乳腺介入机器人已经成为微创介入手术发展的重要方向。但是由于MRI磁场高、空间小，而乳腺介入手术又是基于俯卧位，这就制约了MRI环境下乳腺介入机器人的发展。同时，这种特殊环境下机器人的控制更是一个难题。所以研究MRI环境下的乳腺介入机器人控制具有重要的理论意义和实用价值。本文结合核磁共振环境和乳腺癌外科手术的特点，在乳腺介入机器人本体机械结构研究的基础上，对基于MRI的乳腺介入机器人控制器进行了设计。首先，明确了MRI特殊环境对乳腺介入机器人控制的要求，并根据控制要求确定了MRI环境下的乳腺介入机器人控制的总体方案，同时，在机器人硬件配置方面进行了分析与选型。其次，根据模块化思想，设计了机器人控制器的电源电路、时钟电路、复位电路、串口通信电路以及ISP下载电路等。在此基础上，对控制器硬件电路的抗电磁干扰进行了设计。再次，在硬件电路设计的基础上，对乳腺介入机器人的软件进行了设计。采用AVR单片机内部的定时器T/C1输出PWM波，利用分时操作的方法来控制多个步进电机运动。采用仿真软件Proteus对不同PWM波下的步进电机的控制进行了仿真。同时，在VC++10.0环境下设计了上位机控制系统界面。最后，根据机器人本体运动特点搭建了硬件实验平台，进行了乳腺介入机器人控制器的实验并对实验结果进行了分析。实验结果表明了本控制器具有较高的稳定性与精确性，验证了采用AVR单片机作为核心控制器件对基于MRI的乳腺介入机器人控制方案的可行性和合理性。
【作者】石磊；
【导师】张永德；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，机械电子工程，2013，硕士
【关键词】核磁共振；乳腺介入机器人；控制器；AVR单片机；

【参考文献】
[1]孙萍.川梨实生株系的遗传多样性分析[D].浙江大学,园艺学,2013,硕士.
[2]李文涛.地下水源热泵空调系统优化控制研究[D].西安建筑科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[3]许拓.房地产开发企业资本结构对公司绩效的影响及其优化研究[D].浙江大学,2013.
[4]朱磊.车削光学自由曲面表面光学散射性能的在位测量[D].吉林大学,机械工程,2014,硕士.
[5]裴玉波.Z银行对黑龙江BK钢铁公司授信评估研究[D].黑龙江大学,工商管理,2013,硕士.
[6]陈送义.7085高强铝合金锻造成形和组织性能研究[D].中南大学,材料科学与工程,2013,博士.
[7]沈妍.中小企业信用担保风险控制研究[D].河北经贸大学,金融学,2013,硕士.
[8]郭艳.Copeptin、cTnI和NT-proBNP联合检测对AMI的诊断价值以及与冠脉病变程度的关系[D].山西医科大学,心血管内科学,2013,硕士.
[9]徐琴.外商直接投资存在的问题与对策研究[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[10]罗兵,王安成,吴美平.基于相位控制的硅微机械陀螺驱动控制技术[J].自动化学报,2012,02:206-212.
[11]栾国华.萨维尼国际私法理论初探[D].吉林大学,国际法学,2004,硕士.
[12]陈茶美.越南塑料企业营销管理问题研究[D].吉林大学,企业管理,2014,硕士.
[13]史晋川,宋学印,朱希伟,叶建亮.再创体制新优势再造浙江新动力[J].浙江社会科学,2014,10:34-39+156.
[14]窦跃丹.我国银行贷款业务的会计避险研究[D].首都经济贸易大学,会计学,2004,硕士.
[15]张静.景泰蓝饰品的时尚化设计研究[D].东华大学,产品系统设计与研究,2013,硕士.
[16]高德欣,唐功友.受正弦扰动时滞非线性系统的近似最优减振控制[J].控制与决策,2007,09:1053-1057.
[17]唐雯雯.家族企业文化对家族企业发展的影响研究[D].中南林业科技大学,企业管理,2013,硕士.
[18]郭景峰,米浦波,刘国华.对一种新的决策树建立方法的研究[J].计算机科学,2002,06:121-122+129.
[19]程花.南京郊县农村生活垃圾分类收集及资源化的初步研究[D].南京农业大学,固体废物处理工程,2013,硕士.
[20]甘霖,刘松,李丹娜,谷航,曹阳,申茜,王振兴,王青,郭雪峰.简易方法制备交叉碳纳米管-石墨烯异质结(英文)[J].物理化学学报,2010,04:1151-1156.
[21]赵俊波.基于非结构网格的高超声速流场计算方法研究[D].西北工业大学,流体力学,2004,硕士.
[22]幸莉仙.数据挖掘技术在交叉营销中的应用[J].商业时代,2005,29:38.
[23]刘阳.沥青路面圆形坑槽铣刨机液压系统设计及性能研究[D].长安大学,机械电子工程,2013,硕士.
[24]邵亚峰.菊花蚜虫抗性相关基因表达谱分析及microRNA发掘[D].南京农业大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[25]任丽莎.英派斯健身俱乐部品牌定位研究[D].吉林财经大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[26]李星.论我国公民文化权利保障中的国家义务[D].河北师范大学,宪法学与行政法学,2013,硕士.
[27]张艳玲.体育教育专业女子体操必修课“个性化”教学的实验研究[D].河北师范大学,体育教学,2012,硕士.
[28]张晓晖.电采暖技术与应用的研究[D].东北农业大学,农业电气化与自动化,2003,硕士.
[29]代永智.SGLT-2抑制剂Ertugliflozin的合成研究[D].湖南中医药大学,药物化学,2013,硕士.
[30]刘子斌.从偏误角度谈初级阶段对外汉语教材中生词的英文释义问题[D].西北师范大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[31]李君玲.仝小林教授治疗糖尿病胃轻瘫病例研究及其经验方对糖尿病大鼠胃肠动力作用研究[D].北京中医药大学,中医内科学,2013,硕士.
[32]李荣芝.二胡协奏曲《长城随想》解析及其演奏处理[D].首都师范大学,音乐学,2004,硕士.
[33]刘凝.基于板簧改进和液压互联悬架匹配的某皮卡舒适性研究[D].湖南大学,车辆工程,2014,硕士.
[34]韩汇文.基于磁固耦合的永磁电机电磁振动分析[D].浙江大学,2014.
[35]王光慧.基于DELMIA的减速箱虚拟装配技术与算法研究[D].兰州理工大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[36]裴彩云.清痹颗粒制备工艺及质量标准研究[D].湖北中医学院,中药学,2004,硕士.
[37]常存.陕北黄土区水土保持林宜林地空间分布特征研究[D].北京林业大学,复合农林学,2013,硕士.
[38]邹鹏,陈启鑫,夏清,何畅,葛睿.国外电力现货市场建设的逻辑分析及对中国的启示与建议[J].电力系统自动化,2014,13:18-27.
[39]冯超.基于杨梅RNA-Seq的密码子偏好性与果实品质功能基因转录特性分析[D].浙江大学,果树学,2014,博士.
[40]郭志亮.恒星对流k-ω模型的性质研究[D].中国科学院研究生院（云南天文台）,天体物理,2013,硕士.
[41]季建平.IBM将投30亿美元研发碳芯片技术复苏硬件业务[J].半导体信息,2014,04:26-27.
[42]陈诺.几种土壤反硝化气体（NO、N_2O和N_2）和CO_2、CH_4的排放研究[D].华中农业大学,环境工程,2014,硕士.
[43]张甫枭.眼钝挫伤性睫状体脱离/分离修复指征[D].河北医科大学,眼科学（专业学位）,2013,硕士.
[44]李秉宇.混合动力汽车镍氢动力电池管理系统的研究[D].北京交通大学,2008.
[45]余晓.负性共刺激分子Tim3在急性髓系白血病的表达及作用研究[D].苏州大学,内科学,2014,硕士.
[46]马文娟.探析湖湘文化在餐饮空间室内设计中的运用[D].湖南师范大学,设计艺术学,2013,硕士.
[47]石玉强,周祥松.基于粗糙集的属性约简的启发式算法[J].琼州大学学报,2004,05:42-44.
[48]曹盛.茶叶蛋糕及茶叶月饼加工工艺及其品质研究[D].安徽农业大学,营养与食品卫生学,2012,硕士.
[49]刘军航.软件企业竞争力测评研究[D].大连理工大学,企业管理,2004,硕士.
[50]李连波.试论二战期间法国维希政府的外交政策[D].河北师范大学,世界史,2013,硕士.