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连续体单孔手术机器人的建模与优化分析

周圆圆  李建华  郭明全  王志东  刘浩  
【摘要】:提出了一种新构型的6自由度连续体单孔手术机器人.其形变骨架采用超弹性材料一体化成型加工,具有一系列十字交叉镂空结构的弹性铰链.建立了机器人的运动学模型,分析了机器人的可达工作空间,提出一种手术作业空间的优化搜索方法,获得了作业空间中关键位置的操作灵活性.进而以操作灵活性为目标,以关节形变能力为约束,优化分析连续体机构形变骨架的几何参数,形成提升连续体单孔手术机器人操作灵活性的参数优化方法.最后进行连续体机器人的运动控制实验,经过测试,机器人的末端位置误差为2.23 mm,角度误差为2.06°,验证了模型的准确性.

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