核磁圖像導(dǎo)向手術(shù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)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(jī)器人為研究對(duì)象,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了機(jī)器人機(jī)械子系統(tǒng),并對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。主要包括機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)材料、驅(qū)動(dòng)器和傳感器的選取,機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)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(guò)針刺精度實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行了驗(yàn)證。本文主要研究?jī)?nèi)容與成果概括為如下幾個(gè)方面:
　　首先,以滿(mǎn)足核磁圖像導(dǎo)向前列腺針刺手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)需求為出發(fā)點(diǎn),選用聚甲醛(POM)作為機(jī)器人

2、本體結(jié)構(gòu)材料,采用分層模塊化思想設(shè)計(jì)了機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)。以核磁兼容編碼器作為機(jī)構(gòu)位置檢測(cè)傳感器,并采用氣壓驅(qū)動(dòng)和超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的混合驅(qū)動(dòng)方式,實(shí)現(xiàn)針體空間位姿的調(diào)整。
　　其次,對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,推導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解和雅克比矩陣,同時(shí)對(duì)機(jī)器人可達(dá)工作空間進(jìn)行計(jì)算,從理論上驗(yàn)證機(jī)器人設(shè)計(jì)的合理性。采用一種兼顧機(jī)構(gòu)靈活度和工作空間大小的靈活度評(píng)價(jià)指標(biāo),以全局綜合條件數(shù)最小為最優(yōu)運(yùn)動(dòng)學(xué)性能評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)機(jī)器人進(jìn)行尺度綜合分析并獲