主从式微创手术机器人主手结构设计及运动学分析

摘要：

为提高微创手术中从手端的执行精度和控制端力觉临场感的真实程度,利用反求设计方法设计了一种串联6+1自由度主手机械结构.根据变异设计方法,基于大、小臂内部闭环传动钢丝存在中心距过大的情形,采用刚柔结合传动结构,并对其进行理论推导和参数化分析;构建主手正运动学模型,运用Matlab和ADAMS进行联合仿真;并通过蒙特卡洛方法对主手实际运动空间与要求工作空间的三维对比云图进行仿真.结果表明:与纯钢丝传动结构相比,在给定8N预紧力情形下,刚柔结合传动结构在传动行程内减小传动空回误差0.056 mm;由Matlab和ADAMS得到的主手运动轨迹基本重合,说明所构建的正运动模型正确,主手结构设计合理;主手运动空间完全满足微创手术的工作空间要求(φ150 mm×250 mm).

关键词：主从式、微创手术机器人、主手、反求设计、刚柔结合、传动精度、正运动学模型、工作空间

所属期刊栏目：38

分类号：TP242.6(自动化技术及设备)

资助基金：天津市自然科学基金资助项目16JCYBJC18400

在线出版日期：2019-05-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：73-81