类回转预制体针刺机器人系统设计

类回转复合材料预制体外形结构复杂,目前的4轴针刺系统和6关节机器人针刺成型系统难以满足其成型织造要求,提出一种基于机器人平台的7轴联动针刺成型系统,用于类回转预制体的针刺成型。开展了7轴针刺成型系统的机械结构设计、控制系统设计,以及针刺轨迹规划方法研究,并通过运动仿真和实验验证系统的可行性。结果表明:针刺实验轨迹和理论设计轨迹高度一致,针迹均匀,预制体表面平整,7轴联动针刺成型系统成功实现了类回转预制体的高质量针刺成型;采用Powershape和Powermill软件成功实现了连续轨迹线设计和针刺机器人6轴程序输出;自主开发的6轴程序转换成7轴程序的算法是可靠的,基于Python和QT Designer开发的7轴针刺机器人程序后处理软件成功实现了7轴针刺机器人可执行程序的高精确输出。本文系统可用于高速飞行器天线罩、舱段等复合材料预制体的高质量针刺成型。

前列腺针刺机器人的动力学建模与仿真研究

针对六自由度前列腺针刺机器人动力学问题,以设计加工的一款新型串联前列腺针刺机器人为对象,对前列腺针刺手术机器人的穿刺过程进行了研究。首次采用了RCM调姿和针刺单位作动的定义,在把单位作动等效成挠动的情况下,建立了机器人等效动力学模型;用拉格朗日方法求得了机器人动力学方程,并利用ADAMS和Matlab软件进行了动力学仿真分析与方程验证,得到了针尖点的运动曲线和各关节的动力学特性曲线。研究结果表明:机器人各关节动力学方程解析曲线与仿真曲线相关系数分别对应为0.4、0.75、0.50、0.74和0.74,吻合程度良好;并以此为基础,对机器人的动力元件进行了选型与校核。

针刺机器人在针刺定量研究中的应用探索

针刺疗效在国际上存在争议,其重要原因之一是针刺刺激量的不确定性。国内已有关于针刺刺激量的定量研究,但由于影响针刺刺激量的相关因素很多,且针刺刺激量的判定存在一定的主观性,目前研究尚未能形成针刺定量的相关标准。在分析国内外针刺定量研究的基础上开发的针刺机器人,可实现对快速进针和捻转操作及在限制位置停止的要求,且有多重措施来保证进针位置的准确。该针刺机器人具有精确化定量控制的特点,更适用于动物实验,可有效提高针刺操作客观性及针刺研究的可重复性。认为其是促进针刺标准化,尤其是针刺实验研究标准化的可行方案。

穿刺机器人技术用于针刺机器人的可行性分析

针刺机器人存在如何精准定位腧穴、安全进针等难题,而技术上高度相似的穿刺机器人正日趋成熟并开展了大量的人体试验和动物实验.通过对比穿刺机器人与针刺机器人在破皮、进针、起针3个过程的相似性和差异,分析穿刺机器人对针刺机器人的研发有价值的技术,并指出其技术迁移的主要方向:①整合力学反馈和医学影像技术,多模态感知实现安全针刺;②重点集成胸部穿刺机器人的既有方案,实现伴随呼吸吐纳的针刺操作;③针对针刺机器人围绕非麻醉状态下患者展开治疗的实际场景,重点开发自动起针的相关技术.

用于受限空间下的前列腺针刺手术机器人

为了能够在核磁环境下进行前列腺针刺手术,在满足临床需求的基础上,运用多种类型的超声电机,设计了一种新型针刺手术机器人结构。首先基于RCM原理对针刺模块做了相关改进,增加了压电减摩装置可以减小针刺过程的摩擦阻力;然后通过D-H参数法求解了正逆运动学方程,并用蒙特卡洛法求解了机器人的工作空间;最后通过MATLAB软件对所求得的运动学方程进行了验证,对机器人关节运动性能进行了仿真。通过分析与验证,该机器人满足核磁环境下的设计需求。

针刺疗法的力学基础

针刺疗法的有效性已被大量研究证实,许多国家将其纳入医疗系统.但是,针刺疗法的发展仍存在一些挑战,如针刺过程定量化方法缺乏、针刺技术传承困难、穴位定位精确度不足等.随着近年来多学科交叉的发展,尤其是工程科学与医学的结合,为解决针刺技术中存在的问题提供了新的思路和方法.该文综述了针刺技术中力学核心要素的历史发展,包括力学刺激工具(针具)、针刺过程(刺入及行针阶段)和力学刺激对象(穴位)三个部分.通过对这三个力学要素的剖析,总结了其对针刺过程和治疗效果的定量化研究及影响.同时,梳理了在针刺量化研究中的力学实验及模型,深化了对针刺过程的理解.总结了针刺机器人前沿的研究成果,及其在提升针刺技术传承、推动针灸国际化进程中的作用.最后,展望了针刺力学研究的发展方向.