基于絲傳動(dòng)的核磁圖像導(dǎo)航手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、本文緊密結(jié)合核磁共振環(huán)境下醫(yī)療手術(shù)的需求,設(shè)計(jì)了一套新型六自由度針刺手術(shù)機(jī)器手。采取分層設(shè)計(jì),機(jī)器人由兩平動(dòng)并聯(lián)平臺(tái)、豎直高度調(diào)整模塊、兩自由度轉(zhuǎn)頭和針刺層四部分組成。同時(shí)開發(fā)出一種新型自導(dǎo)向絲傳動(dòng)方式,使機(jī)構(gòu)靈活緊湊,更好滿足了有限空間和核磁兼容性要求。
　　綜合運(yùn)用矩陣法與矢量法求解正逆解和工作空間,建立速度映射模型得出雅克比矩陣,完成機(jī)構(gòu)奇異性分析。以雅克比矩陣的條件數(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建一系列評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺度綜合。在尺

2、寸和傳動(dòng)角約束下得出優(yōu)化尺寸,從而完成機(jī)器人的詳細(xì)設(shè)計(jì),使機(jī)器人獲得良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能和傳動(dòng)性能。
　　針對(duì)新型絲傳動(dòng)方式,建立三種不同布置方式下的誤差模型,從幾何和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度求得理論誤差變化規(guī)律和影響因素。設(shè)計(jì)加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并采用PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡、超聲波電機(jī)和光學(xué)編碼器搭建控制系統(tǒng),以完成新型絲傳動(dòng)的傳動(dòng)性能驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果定性顯示,新型絲傳動(dòng)方式基本滿足傳動(dòng)要求,但受傳動(dòng)絲彈性大小的影響,彈性越小傳動(dòng)性能越好。構(gòu)建延遲時(shí)間、速度