一个七自由度带力反馈的遥操作主手的开发

本文展示了一个机器人系统中具有力反馈(Haptic/Force Feedback)功能的遥操作主手的开发。此主手具有七自由度的串联结构,并集成了多个电机以提供力反馈。通过ROS(Robot Operating System)的Rviz仿真环境进行了运动学验证。详述了算法开发过程,如运动学、雅克比矩阵、可操作性、正逆动力学。逆动力学计算的结果可以提供跟力控相关的功能,如重力补偿。通过以上工作,此主手不仅可以作为遥操作的输入端,而且可以将外界的接触力反馈回主手,使其成为一个双向遥操作仪器(Bilateral Teleoperation Device)。因此它可以成为机器人遥操作场景下,尤其是机器人辅助微创手术RAMIS(Robot-assisted Minimally Invasive Surgery)中重要的遥操作工具。

一种主从操作的连续体机器人

本文展示了一个主从操作的连续体机器人(CR:Continuum Robot)系统的开发。此系统主要包括主手部分和CR从手部分。主手是具有六个自由度的串联式结构;从手的CR具有五个自由度,包括三个空间位置自由度、一个旋转自由度和一个夹钳开合自由度。着重阐述了主手的设计、从手端CR模块的设计和CR运动学算法的开发,并进行了主从控制的初期实验验证。通过这些功能的实现,该主从操作的柔性机器人将来可以成为经自然腔道手术(NOTES:Natural Orifice Transluminal EndoscopicSurgery)的重要工具。

一个基于连续体机器人的黏膜切开刀

本文展示了一种多自由度黏膜切开刀的开发,该切开刀具有4个自由度,包括三个空间位置自由度和一个刀头伸缩自由度,能够通过6自由度主手进行主从控制。着重阐述了切开刀的结构设计及运动学算法的开发,并通过主从控制进行切开刀的运动验证,以及切割效果的初期实验验证。通过实现以上功能,证明该切开刀能够在手术时对黏膜进行灵活地切割,进而能够作为经自然腔道手术(NOTES:Natural Orifce Transluminal Endoscopic Surgery)的核心工具。