摘要
为了提高手术机器人的定位精度,本文提出一种基于三维位置检测装置的运动学参数标定方法。设计一种基于拉线传感器的位置检测装置,并采用空间解析几何法建立装置数学模型;通过搭建精度测量实验平台,辨识装置结构参数误差;根据手术机器人的运动学模型,建立绝对误差模型和距离误差模型,并选择距离误差模型求解运动学参数误差。设计了3自由度微创腹腔手术机器人的运动学参数标定实验,对于20组不同的运动距离,标定前的平均相对误差为5.1579%,标定后降低至1.4196%,手术机器人的定位精度提高了72%,实验结果验证了该方法及检测装置的有效性。
To improve the positioning accuracy of surgical robots,in this paper,we propose a kinematic calibration method that is based on a three-dimensional position detection device.We designed a new type of position detection device based on draw-wire sensors,and then used spatial analytical geometry to establish a mathematical model of the device.To obtain the structural parameter errors,we used an accuracy-measurement experimental platform.Using the kinematics model of the surgical robot,we then established absolute-error and distance-error models,and used the distance-error model to obtain the kinematics parameter errors.We then conducted a kinematics parameter calibration experiment for a 3-degree-of-freedom minimally invasive surgical robot.For 20 groups of different movement distances,we found the average relative error to decrease from 5.1579%to 1.4196%after calibration,and the positioning accuracy of the surgical robot to improve by 72%.The experimental results verify the effectiveness of the proposed method and detection device.
作者
于凌涛
于晓砚
汤泽旭
王岚
YU Lingtao;YU Xiaoyan;TANG Zexu;WANG Lan(College of Mechanical and Electrical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
出处
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期1080-1086,共7页
Journal of Harbin Engineering University
基金
国家自然科学基金项目(61773007)
黑龙江省自然科学基金项目(LH2019F016)。
关键词
手术机器人
拉线传感器
位置检测
自标定
参数标定
绝对误差
距离精度
surgical robot
draw-wire sensor
position detection
self-calibration
parameter calibration
absolute error
distance accuracy
作者简介
于凌涛,男,副教授,博士生导师;通讯作者:于晓砚,男,博士研究生,E-mail:yuxiaoyan@hrbeu.edu.cn。
