醫(yī)療機(jī)器人主操作臂多體動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、醫(yī)療機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。本論文提出了基于多體動(dòng)力學(xué)理論的醫(yī)療機(jī)器人主操作臂設(shè)計(jì)方案，并對(duì)主操作臂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立了主操作臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型，開發(fā)了醫(yī)療機(jī)器人主從操作臂的控制系統(tǒng)軟件。 本文的工作主要集中在以下幾個(gè)方面： (1) 提出了兩套關(guān)于主操作臂研究的技術(shù)路線，經(jīng)過對(duì)二者的分析對(duì)比，最終采用了首先建立物理模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，然后引入多體動(dòng)力學(xué)理論，再對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)的技術(shù)路線。

2、(2) 對(duì)天津大學(xué)研制的顯微外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)MicroHand 和美國SensableTechnologies 公司生產(chǎn)的PHANToM Desktop力反饋操作器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)了符合本課題整體要求的醫(yī)療機(jī)器人主操作臂結(jié)構(gòu)，并通過Pro/E 軟件建立了主操作臂的三維實(shí)體模型。 (3) 對(duì)所設(shè)計(jì)的主操作臂三維模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)簡化，通過D-H方法推導(dǎo)了主操作臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，建立了主操作臂的運(yùn)動(dòng)控制數(shù)學(xué)模型。基于Microsof

3、t Windows 2000操作系統(tǒng)，以Microsoft Visual Basic 6.0為平臺(tái)，開發(fā)了醫(yī)療機(jī)器人主從操作臂的控制系統(tǒng)軟件。 (4) 通過低序體陣列方法和鄰接矩陣描述了主操作臂的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，應(yīng)用Kane方法建立了醫(yī)療機(jī)器人主操作臂的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)所建立的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了分析。 綜上所述，本文的工作為整個(gè)課題的初步開展和進(jìn)一步研究提出了總體架構(gòu)和理論依據(jù)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與動(dòng)力學(xué)分析等方面對(duì)研究方法