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基于Stewart并联机器人的皮肤生物3D打印方法研究
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作者 魏孝杰 梁文峰 +4 位作者 朱慧轩 郭凯 高飞扬 尹震宇 李松 《工程设计学报》 北大核心 2025年第5期590-600,共11页
生物3D打印为皮肤损伤提供了新型治愈方法,然而真实皮肤结构所具有的三维形态显著异质性导致现有的打印方法难以实现真实皮肤打印。因此,将Stewart并联机器人与生物3D打印技术相结合,设计了双喷头曲面皮肤打印系统。首先,为了获取Stewar... 生物3D打印为皮肤损伤提供了新型治愈方法,然而真实皮肤结构所具有的三维形态显著异质性导致现有的打印方法难以实现真实皮肤打印。因此,将Stewart并联机器人与生物3D打印技术相结合,设计了双喷头曲面皮肤打印系统。首先,为了获取Stewart并联机器人的工作空间,求解系统逆运动学可行域,结合并联机器人支链长度、铰链转角以及支链间干涉等约束条件,得出了并联机器人动平台在不同条件下的可打印角度和有效范围。其次,为了验证打印系统工作空间的准确性,建立了打印系统仿真模型,通过控制6条支链的运动,求解系统的运动学正解,得到了喷头的移动距离。经过逆解运算和正解仿真得出,皮肤打印系统理论上可打印最大角度为26°和最大面积为142 mm×134 mm的皮肤结构。然后,采用具有良好生物相容性的2种颜色的GelMA水凝胶,利用打印系统打印出左右对称的五角星结构、边长为18 mm的水平双层结构和角度为18°的曲面双层结构。最后,为了验证打印系统的功能性和实际应用价值,进行载细胞打印,得到了打印后细胞的成活率和生长状况。该研究有望为真实皮肤的打印提供一种有效的方法。 展开更多
关键词 皮肤打印 打印方法 STEWART并联机器人 工作空间分析
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