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融合远心运动机构与串联机械臂的穿刺手术机器人系统研究
被引量：
6
1
作者
张文彬
沙连森
+3 位作者
史文青
黄锟
张名琦
刘斌
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期1-8,共8页
针对现有穿刺手术机器人远程中心运动(RCM)无法兼顾安全性、精准性及空间有效性的问题,提出结合RCM机构和多自由度串联机械臂,研制一款混联式穿刺手术机器人系统。首先,基于双平行四边形机构设计机器人末端RCM执行机构,用于保证穿刺手...
针对现有穿刺手术机器人远程中心运动(RCM)无法兼顾安全性、精准性及空间有效性的问题,提出结合RCM机构和多自由度串联机械臂,研制一款混联式穿刺手术机器人系统。首先,基于双平行四边形机构设计机器人末端RCM执行机构,用于保证穿刺手术过程中远程中心运动的精度与安全性;然后,结合串联机械臂搭建穿刺手术机器人系统以保证较大的工作空间;最后,设计混联式机器人与现有基于主动式RCM约束(ARCMC)的通用串联穿刺手术机器人系统RCM的定位精度对比实验。结果表明,与基于ARCMC的机型相比,所设计穿刺辅助机器人系统的远端中心俯仰运动和翻滚运动位置误差分别降低了52.6%和59.7%,且其工作空间也远高于基于被动式RCM约束(PRCMC)设计的穿刺手术机。由此可以证明所设计的混联式穿刺手术机器人系统在穿刺手术辅助方面的性能更好。
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关键词
远程
中心
运动
机构
辅助穿刺
手术机器人
工作空间
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职称材料
基于双平行四边形结构RCM机构的设计与实验研究
被引量：
1
2
作者
夏董新
叶伟
《机电工程》
CAS
北大核心
2023年第7期1093-1101,共9页
为了研发应用于微创穿刺手术的1R1T远程运动中心(RCM)机构,设计了一种基于移动副驱动双平行四边形结构的1R1T新型远程运动中心机构,对该机构进行了运动学分析,并搭建了样机,进行了实验研究。首先,基于修正的Kutzbach-Grübler公式...
为了研发应用于微创穿刺手术的1R1T远程运动中心(RCM)机构,设计了一种基于移动副驱动双平行四边形结构的1R1T新型远程运动中心机构,对该机构进行了运动学分析,并搭建了样机,进行了实验研究。首先,基于修正的Kutzbach-Grübler公式计算了该机构的自由度,并分析了其1R1T(R:转动;T:移动)输出运动特性;根据该机构的结构特性,建立了其位置分析模型,并得到了其位置正反解;推导了机构的雅可比矩阵,并分析了机构的奇异性;利用数值搜索法确定了机构的可达工作空间;然后,分别采用传动角度指标和灵巧度指标,对目标工作空间内的性能进行了评价,并据此对机构进行了尺度优化设计,得到了性能更优的尺度参数;最后,搭建了一台样机,开展了初步实验,并进行了实验结果分析。研究结果表明:样机完成的20种不同的运动姿态显示出了机构满足微创手术(MIS)所需的自由度要求,同时其位置误差平均值为0.32 mm,最大值为1.54 mm,均在1 mm~2 mm范围以内,表明其运动精度也较为可靠;因此,其在微创穿刺手术领域有良好的应用前景。
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关键词
微创手术
工作空间分析
1R1T
远程
运动
中心
机构
机构
奇异性
传动角度
灵巧度
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职称材料
基于计算力矩法的眼内手术机器人的重力补偿
被引量：
6
3
作者
陈翔
黄龙
杨洋
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第6期1231-1238,共8页
为了提高一种具有远程运动中心(RCM)机构的眼内手术机器人的定位精度和稳定性,在建立机器人坐标系的基础上,通过动力学等效,对机器人各构件质心瞬态位置进行分析。根据拉格朗日方程建立机器人动力学模型。提出基于计算力矩法的重力补偿...
为了提高一种具有远程运动中心(RCM)机构的眼内手术机器人的定位精度和稳定性,在建立机器人坐标系的基础上,通过动力学等效,对机器人各构件质心瞬态位置进行分析。根据拉格朗日方程建立机器人动力学模型。提出基于计算力矩法的重力补偿方法。在此基础上,通过MATLAB/Simulink软件对重力补偿模型进行仿真。比较独立比例微分(PD)控制方法及重力补偿方法的各关节运动响应曲线,表明重力补偿模型可有效补偿重力项;同时,分析重力补偿模型响应曲线与期望曲线的误差,证明重力补偿模型具有较高的补偿精度和可行性。
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关键词
远程
运动
中心
(
rcm
)
机构
眼内手术机器人
动力学
计算力矩法
重力补偿
SIMULINK仿真
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职称材料
题名
融合远心运动机构与串联机械臂的穿刺手术机器人系统研究
被引量：
6
1
作者
张文彬
沙连森
史文青
黄锟
张名琦
刘斌
机构
中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州)
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期1-8,共8页
基金
江苏省重点研发计划资助项目(BE2021053)
吉林省科技发展计划资助项目(20200708117YY)。
文摘
针对现有穿刺手术机器人远程中心运动(RCM)无法兼顾安全性、精准性及空间有效性的问题,提出结合RCM机构和多自由度串联机械臂,研制一款混联式穿刺手术机器人系统。首先,基于双平行四边形机构设计机器人末端RCM执行机构,用于保证穿刺手术过程中远程中心运动的精度与安全性;然后,结合串联机械臂搭建穿刺手术机器人系统以保证较大的工作空间;最后,设计混联式机器人与现有基于主动式RCM约束(ARCMC)的通用串联穿刺手术机器人系统RCM的定位精度对比实验。结果表明,与基于ARCMC的机型相比,所设计穿刺辅助机器人系统的远端中心俯仰运动和翻滚运动位置误差分别降低了52.6%和59.7%,且其工作空间也远高于基于被动式RCM约束(PRCMC)设计的穿刺手术机。由此可以证明所设计的混联式穿刺手术机器人系统在穿刺手术辅助方面的性能更好。
关键词
远程
中心
运动
机构
辅助穿刺
手术机器人
工作空间
Keywords
remote central motion mechanism
auxiliary puncture
surgical robot
workspace
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
基于双平行四边形结构RCM机构的设计与实验研究
被引量：
1
2
作者
夏董新
叶伟
机构
浙江理工大学机械工程学院
浙江理工大学机电产品可靠性分析与测试国家地方联合工程研究中心
出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2023年第7期1093-1101,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51705465)。
文摘
为了研发应用于微创穿刺手术的1R1T远程运动中心(RCM)机构,设计了一种基于移动副驱动双平行四边形结构的1R1T新型远程运动中心机构,对该机构进行了运动学分析,并搭建了样机,进行了实验研究。首先,基于修正的Kutzbach-Grübler公式计算了该机构的自由度,并分析了其1R1T(R:转动;T:移动)输出运动特性;根据该机构的结构特性,建立了其位置分析模型,并得到了其位置正反解;推导了机构的雅可比矩阵,并分析了机构的奇异性;利用数值搜索法确定了机构的可达工作空间;然后,分别采用传动角度指标和灵巧度指标,对目标工作空间内的性能进行了评价,并据此对机构进行了尺度优化设计,得到了性能更优的尺度参数;最后,搭建了一台样机,开展了初步实验,并进行了实验结果分析。研究结果表明:样机完成的20种不同的运动姿态显示出了机构满足微创手术(MIS)所需的自由度要求,同时其位置误差平均值为0.32 mm,最大值为1.54 mm,均在1 mm~2 mm范围以内,表明其运动精度也较为可靠;因此,其在微创穿刺手术领域有良好的应用前景。
关键词
微创手术
工作空间分析
1R1T
远程
运动
中心
机构
机构
奇异性
传动角度
灵巧度
Keywords
minimally invasive surgery(MIS)
workspace analysis
1R1T
remote motion centre(
rcm
)mechanism
singularity of mechanism
transmission angle
dexterity
分类号
TH777 [机械工程—精密仪器及机械]
TH112 [机械工程—机械设计及理论]
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于计算力矩法的眼内手术机器人的重力补偿
被引量：
6
3
作者
陈翔
黄龙
杨洋
机构
北京航空航天大学机械工程及自动化学院
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第6期1231-1238,共8页
基金
国家自然科学基金(51175013)~~
文摘
为了提高一种具有远程运动中心(RCM)机构的眼内手术机器人的定位精度和稳定性,在建立机器人坐标系的基础上,通过动力学等效,对机器人各构件质心瞬态位置进行分析。根据拉格朗日方程建立机器人动力学模型。提出基于计算力矩法的重力补偿方法。在此基础上,通过MATLAB/Simulink软件对重力补偿模型进行仿真。比较独立比例微分(PD)控制方法及重力补偿方法的各关节运动响应曲线,表明重力补偿模型可有效补偿重力项;同时,分析重力补偿模型响应曲线与期望曲线的误差,证明重力补偿模型具有较高的补偿精度和可行性。
关键词
远程
运动
中心
(
rcm
)
机构
眼内手术机器人
动力学
计算力矩法
重力补偿
SIMULINK仿真
Keywords
remote center of motion （
rcm
） mechanism
intraocular surgery robot
dynamics
computedtorque method
gravity compensation
Simulink simulation
分类号
TH113 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
融合远心运动机构与串联机械臂的穿刺手术机器人系统研究
张文彬
沙连森
史文青
黄锟
张名琦
刘斌
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
6
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下载PDF
职称材料
2
基于双平行四边形结构RCM机构的设计与实验研究
夏董新
叶伟
《机电工程》
CAS
北大核心
2023
1
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职称材料
3
基于计算力矩法的眼内手术机器人的重力补偿
陈翔
黄龙
杨洋
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
6
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职称材料
已选择
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引证文献
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