核磁圖像導(dǎo)向手術(shù)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與動力學(xué)分析.pdf

1、本文以基于核磁共振圖像導(dǎo)向的前列腺針刺手術(shù)機器人為研究對象,開發(fā)設(shè)計了機器人機械子系統(tǒng),并對機器人運動學(xué)和動力學(xué)進行了研究。主要包括機器人本體結(jié)構(gòu)材料、驅(qū)動器和傳感器的選取,機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計,運動學(xué)和動力學(xué)建模等方面內(nèi)容。結(jié)合已搭建的控制系統(tǒng),通過針刺精度實驗對機器人的機構(gòu)運動精度進行了驗證。本文主要研究內(nèi)容與成果概括為如下幾個方面:
　　首先,以滿足核磁圖像導(dǎo)向前列腺針刺手術(shù)機器人的設(shè)計需求為出發(fā)點,選用聚甲醛(POM)作為機器人

2、本體結(jié)構(gòu)材料,采用分層模塊化思想設(shè)計了機器人整體結(jié)構(gòu)。以核磁兼容編碼器作為機構(gòu)位置檢測傳感器,并采用氣壓驅(qū)動和超聲波電機驅(qū)動相結(jié)合的混合驅(qū)動方式,實現(xiàn)針體空間位姿的調(diào)整。
　　其次,對機器人進行了運動學(xué)分析,推導(dǎo)了運動學(xué)正逆解和雅克比矩陣,同時對機器人可達工作空間進行計算,從理論上驗證機器人設(shè)計的合理性。采用一種兼顧機構(gòu)靈活度和工作空間大小的靈活度評價指標(biāo),以全局綜合條件數(shù)最小為最優(yōu)運動學(xué)性能評價指標(biāo),對機器人進行尺度綜合分析并獲