冗余自由度持鏡機(jī)械臂的設(shè)計(jì).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(jī)器人進(jìn)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(dòng)強(qiáng)度，因此，機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)受到社會(huì)的普遍歡迎，成為機(jī)器人研究領(lǐng)域一個(gè)熱門研究方向。
　　在國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目“微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機(jī)器人”的資助下，本文對(duì)微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中，冗余自由度持鏡機(jī)械臂進(jìn)行了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析。
　　本文首先對(duì)冗余自由度持

2、鏡機(jī)械臂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對(duì)冗余自由度持鏡機(jī)械臂實(shí)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(diǎn)分析，確立了機(jī)械臂的最終構(gòu)型，并對(duì)具體機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)；針對(duì)長期以來困擾研究人員的遠(yuǎn)心運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)剛度和精度不足的問題，提出了一套實(shí)用可靠的傳動(dòng)方案解決了該問題；跟據(jù)實(shí)際運(yùn)用對(duì)機(jī)器人作業(yè)的要求，利用計(jì)算和仿真的方法，獲得機(jī)器人對(duì)功率及速度的要求，據(jù)此對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行了選型；對(duì)機(jī)器人關(guān)鍵部位，即遠(yuǎn)心運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了誤差分析和估計(jì)，證明了設(shè)計(jì)方案的

3、可行性。
　　其次以機(jī)械臂自運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)靈活度綜合指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行臂長優(yōu)化，并研究了冗余機(jī)械臂自運(yùn)動(dòng)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(duì)冗余自由度持鏡機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析。采用D-H法建立了桿件坐標(biāo)系，并求出機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解；運(yùn)用分離變量法求得了機(jī)械臂末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。
　　第四，對(duì)冗余自由度持鏡機(jī)械臂進(jìn)行了動(dòng)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(jī)械臂的