Введение
Глава 1. Обзор и анализ микроробототехнических систем для диагностики и лечения трубчатых органов 19
1.1. Микроробототехнические системы для диагностики и лечения трубчатых органов 20
1.2. Внутрисосудистый микроробот (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
1.2.1. Структура робототехнической системы 33
1.2.2. Устройство движителя внутрисосудистого микроробота 36
1.2.3. Принцип перемещения внутрисосудистого микроробота
1.2.3.1. Биомеханический подход 39
1.2.3.2. Принцип перемещения микроробота 42
1.2.3.3. Обобщенная кинематическая схема движителя 44
1.2.4. Обеспечение безопасности пациента 46
1.2.5. Исследование процесса взаимодействия микроробота с кровеносным сосудом 48
1.2.5.1. Особенности строения и характеристики кровеносных сосудов 49
1.2.5.2. Моделирование процесса взаимодействия контактных элементов микроробота с сосудистой стенкой 52
1.2.5.3. Моделирование процесса взаимодействия микроробота с потоком крови 59
1.3. Требования к системе управления BMP 62
1.4. Структура системы управления BMP 64
1.5. Выводы по главе 1 70
Глава 2. Исполнительный уровень системы управления BMP 73
2.1. Задача управления на исполнительном уровне 73
2.1.1. Определение максимального давления крови и требуемой силы фиксации 75
2.1.2. Принятие решения о возможности формирования требуемой силы фиксации 76
2.1.3. Адаптивное формирование силы фиксации с использованием нечеткой логики 77
2.1.4. Имитационная модель нечеткого контроллера управления скоростью прижатия контактного элемента 85
2.1.5. Адаптивное формирование силы фиксации с использованием принципа косвенных измерений 89
2.2. Выводы по главе 2 103
Глава 3. Логический и ситуационный уровни управления BMP 104
3.1. Логический уровень управления 104
3.1.1. Модель перемещения микроробота в виде конечного автомата 105
3.1.2. Модели элементов движителя микроробота в виде конечных автоматов 109
3.1.3. Регуляторы и мониторы контактных элементов и звеньев движителя 112
3.1.4.,Сетевой автомат движителя микроробота 119
3.1.5. Структура логического уровня системы управления 122
3.1.6. Моделирование процесса перемещения внутрисосудистого микроробота 124
3.2. Ситуационный уровень управления 128
3.2.1. Принципы организации ситуационного уровня управления 129
3.2.2. Структура ситуационного уровня системы управления 132
3.2.3. Решение задачи обхода препятствия в сосуде 135
3.2.3.1. Распознавание ситуации 135
3.2.3.2. Выбор и принятие решения 141
3.3. Выводы по главе 3 144
Глава 4. Разработка экспериментального комплекса системы управления и проведение испытаний BMP 145
4.1. Эргономические требования к системе управления BMP 145
4.2. Программно-аппаратный экспериментальный комплекс 152
4.2.1. Состав комплекса 152
4.2.2. Блок приводов 154
4.2.3. Контроллер управления 159
4.2.4. Пульт оператора 164
4.2.5. Программное обеспечение 165
4.2.5.1. Архитектура программного обеспечения 165
4.2.5.2. Интерфейс оператора 169
4.3. Экспериментальные исследования 174
4.3.1. Логическое управление перемещением движителя 175
4.3.2. Управление с использованием принципа косвенных измерений 178
4.4. Выводы по главе 4 180
Выводы и заключение 182
Список литературы 185
