冗余自由度持鏡機械臂的設(shè)計.pdf

1、微創(chuàng)手術(shù)與傳統(tǒng)開放手術(shù)相比，具有創(chuàng)傷小，術(shù)后恢復(fù)快，減輕患者痛苦，有利于提高外科手術(shù)質(zhì)量和降低醫(yī)療成本。利用機器人進行微創(chuàng)外科手術(shù)可以顯著地提高手術(shù)質(zhì)量，降低醫(yī)生勞動強度，因此，機器人微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)受到社會的普遍歡迎，成為機器人研究領(lǐng)域一個熱門研究方向。
　　在國家“863”計劃項目“微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機器人”的資助下，本文對微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機器人系統(tǒng)中，冗余自由度持鏡機械臂進行了詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析。
　　本文首先對冗余自由度持

2、鏡機械臂進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。在對冗余自由度持鏡機械臂實際作業(yè)要求分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有構(gòu)型的優(yōu)缺點分析，確立了機械臂的最終構(gòu)型，并對具體機械結(jié)構(gòu)進行了詳細的設(shè)計；針對長期以來困擾研究人員的遠心運動機構(gòu)剛度和精度不足的問題，提出了一套實用可靠的傳動方案解決了該問題；跟據(jù)實際運用對機器人作業(yè)的要求，利用計算和仿真的方法，獲得機器人對功率及速度的要求，據(jù)此對伺服電機進行了選型；對機器人關(guān)鍵部位，即遠心運動機構(gòu)進行了誤差分析和估計，證明了設(shè)計方案的

3、可行性。
　　其次以機械臂自運動范圍內(nèi)靈活度綜合指標為優(yōu)化目標對機器人進行臂長優(yōu)化，并研究了冗余機械臂自運動條件下靈活度變化情況，其結(jié)果將為術(shù)前臂型設(shè)置提供理論依據(jù)。
　　再次，對冗余自由度持鏡機械臂的運動學(xué)進行了分析。采用D-H法建立了桿件坐標系，并求出機械臂的運動學(xué)正解；運用分離變量法求得了機械臂末端執(zhí)行機構(gòu)的運動學(xué)逆解。
　　第四，對冗余自由度持鏡機械臂進行了動力學(xué)方程推導(dǎo)。使用拉格朗日方程法推導(dǎo)出了持鏡機械臂的