七自由度微创手术机器人运动学及其工作空间分析

作者:臧继元;刁燕;陈勇 刊名:机械设计与制造 上传者:万春香

【摘要】依据手术机器人的工作特点和设计原则要求,提出了一种体积小巧、结构紧凑的冗余7自由度机器人构型,对具有冗余7自由度串联结构的手术机器人建立了D-H运动学的分析方法,运用MATLAB求出了正解,并代入初始值验证了正解的正确性。采用基于随机概率的蒙特卡罗方法,基于对蒙特卡洛法的掌握,运用MATLAB软件编写程序生成工作空间的"云图",据D-H方法可知本课题机器人的运动学方程,代入其末端执行器的位置方程可得整个机器人末端的三维工作空间图,结果表明本机器人工作空间大,可以满足手术要求,为后续机器人的动力学模型、轨迹规划及实时控制功能的实现奠定了基础。

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七自由度微创手术机器人运动学及其工作空间分析 臧继元 刁 燕 陈 勇 (四川大学 制造科学与工程学院,成都 610065) The kinematics and workspace analysis of a seven DOF minimally invasive surgical robot ZANG Ji-yuan,DIAO Yan,CHEN Yong (School of Manufacturing Science and Engineering,SichuanUniversity ,Chengdu610065,China) 文章编号:1001-3997(2010)02-0181-02 【摘 要】依据手术机器人的工作特点和设计原则要求,提出了一种体积小巧、结构紧凑的冗余 7 自由度机器人构型,对具有冗余 7 自由度串联结构的手术机器人建立了 D-H 运动学的分析方法,运用MATLAB求出了正解,并代入初始值验证了正解的正确性。采用基于随机概率的蒙特卡罗方法,基于对蒙特卡洛法的掌握,运用MATLAB软件编写程序生成工作空间的“云图”,据D-H方法可知本课题机器人的运动学方程,代入其末端执行器的位置方程可得整个机器人末端的三维工作空间图,结果表明本机器人工作空间大,可以满足手术要求,为后续机器人的动力学模型、轨迹规划及实时控制功能的实现奠定了基础。关键词:手术机器人;matlab;运动学;工作空间 【Abstract】Accordingtotheworkingcharacteristicsanddesignprinciples ,a small,compactrobot seven DOF redundantrobotwaspresented.TherobotwithTheforwardsolutionwassolvedby D-H meth-ods,by using MATLAB softwareprogramming.Tovalidatetheforwardsolution,we enter the relevant pa-rameterspositivesolutionsintialvalues.Reversetheresultsofthestudy.Basedonarandomprobabilityof the Monte Carlo method,accordingtojointspacetothemappingworkspace,robots have been the work space. The three-dimensional space,in accordance with each layer by layer of the border curve on the ba-sis of principles adopted by the envelope of space shape and size of the surface expression. On this basis,the definition and for the operating room for surgical robot and use MATLAB softwaresimulationofthe robot'sstructuralparametersoftherobot'sworkspaceimpact.Theresearchresultshaveprovedthatthe designedconfigurationcansatisfy

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