医疗机器人穿刺针避障可达作业空间边界解析描述

提出了适用于机器人辅助腹腔介入治疗系统的手术规划方案,通过分析机器人手术流程。提出将穿刺针简化为球铰单关节操作臂的物理模型,基于机器人学中对操作臂避障可达作业空间边界解析描述的研究,利用含参数的非线性方程组对穿刺针的工作空间进行了解析描述,用3阶连续可导超二次曲面方程对腹腔内的肋骨及血管进行了描述,用数值迭代连续法求解出了穿刺针避障可达工作空间边界的1维解流形,并用Matlab进行了3维显示,成功求解出了腹腔内存在肋骨及血管等障碍物情况下穿刺针的工作空间边界,通过仿真实验可知,在穿刺针工作空间边界包括的范围内选取进针点,可保证穿刺针路径不与血管、肋骨等障碍物相碰。本文为医生规划手术方案提供了有效依据,解决了目前系统需要医生凭借自身手术经验来确定针点问题,提高了手术的效率和成功率。

基于避障工作空间的平面机器人机械臂的路径规划（英文）

针对多关节机械臂的运动避障问题,提出了一种基于避障工作空间路径规划方法。首先,利用基于射线和相交点的计算机图形学方法建立避障空间(简称为OAPW);其次,在避障空间内,利用D-H坐标方法和MATLAB Robotics工具箱建立了一个具有3个转动关节的机械臂模型;再次,通过最短路径的性能指标规划出最短路径。考虑到运动机械臂与障碍物之间的干涉问题,因此利用障碍物膨胀化方法规划出安全距离的最短路径。最后,运用运动学正反解和插值运算实现机械臂在无障碍物、避障、安全距离避障3种情况下的仿真。

七自由度空间机械臂避障路径规划方法

针对七自由度空间机械臂在轨捕获目标任务的需求,提出了一种避障路径规划方法。主要是根据机械臂和障碍物的几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化;通过研究机械臂自身所固有的几何特性和障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件,进而求出空间机械臂的无碰撞自由工作空间;利用优化的A*算法,在七自由度空间机械臂的自由工作空间内进行了无碰撞最优路径的搜索,从而实现了七自由度空间机械臂的避障路径规划。仿真结果表明了该算法的有效性与可行性。

空间机器人机械臂避障工作空间的研究

避障工作空间(obstacle avoiding planning workspace,缩写为OAPW,简称避障空间)的研究是机器人路径规划过程中一个至关重要的问题。论文首先利用DH参数建立了空间机器人机械臂,其次工作空间与障碍物的模型建立采用了蒙特卡罗方法。然后描述了避障工作空间建立的方法。最后,仿真出三维空间内的避障空间模型。

可重构柔索并联机器人协同避障方法研究

针对可重构索驱动机器人自身结构与环境障碍物间高碰撞风险问题,设计了一种基于临界支撑线及多指抓握的可重构柔索机器人协同避障方法。通过简化环境障碍物与机器人结构得到一类可重构柔索机器人在复杂环境下的一般模型,在此模型基础上利用其结构的拓扑约束及障碍物间的临界支撑线求取机器人的无碰撞运动区域;通过凸包算法及凸包映射算法求取不同构型及障碍物分布下可重构柔索并联机器人的力封闭工作空间,并分析不同构型及障碍物分布对机器人无碰撞力封闭工作空间的影响;随后,通过优化算法求取指定运动轨迹上最优索分布;最后在重构索驱动机器人实验平台对所得优化结果进行验证。实验结果显示,所设计的可重构柔索机器人协同避障方法能有效避免重构索驱动机器人运动过程中的碰撞。

关节型码垛机器人自主避障的方法研究

码垛机器人在某种具体工作环境中,抓取位置和垛盘之间可能存在障碍物,由此给码垛作业带来了困难。为了解决码垛作业的避障问题,提出一种实现自主避障的轨迹规划方法,该方法主要包括障碍物信息分析、运动检测以及避障规划等部分。首先以一种新型码垛机器人为研究对象,采用解析几何法分析研究此码垛机器人的运动学模型并确定其工作空间,然后通过分析和检测障碍物信息设计出自主避障的方法,最后基于OpenGL仿真软件验证此方法的正确性。仿真结果表明该方法简单有效,通用性强。

平面超冗余机构基于脊线初始位形的避障研究

研究超冗余度机器人的避障问题具有重要的应用意义。首次通过对基于脊线表达的平面超冗余度机器人机构的实际工作空间的分析,提出了一种简单的基于脊线初始位形规划的避障方法。给出的一个平面十杆超冗余度机器人机构的算例证明了所提方法的有效性。

障碍环境中的6R机器人路径规划与计算机模拟

本文介绍了一个关于具有6个转动自由度机器人无碰撞路径规划的有效算法。空间的球形结构化描述、路径搜索中的意识腔引入以及采用的逐步逼近法,使算法更有效,并使机器人具有智能。最后本文给出了一机器人的规划结果并以动态显示其避障过程。

北航BUAA-RR七自由度机器人通过验收

北京航空航天大学机器人研究所的"七自由度机器人研究"课题,于1993年12月28日通过了由"863"计划512主题专家组主持的验收,和由中国航空工业总公司组织的部级鉴定.

计及安装角的六自由度平台虎克铰干涉计算模型

为了拓展六自由度平台的可达空间,提出了计及安装角参数的虎克铰干涉计算方法。根据虎克铰与相邻结构之间的位姿关系,对上、下铰座分别建立了计及安装角的虎克铰转角计算模型。采用仿真法求解了斜棱柱虎克铰的转角范围,拟合了描述虎克铰工作空间的非参数模型,建立了斜棱柱虎克铰干涉判定条件。通过分析动平台平动轨迹,探讨了铰座运动与安装角之间的变化规律。将虎克铰的干涉计算与六自由度平台的运动学反解结合,通过动平台在极限位置的运动试验,验证了虎克铰干涉计算模型在拓展六自由度平台极限位姿中的有效性。

医疗机器人大肿瘤多针穿刺手术规划

医疗机器人辅助治疗肝脏大肿瘤多针手术规划要求消融针的穿刺路径避开腹腔内的肋骨以及血管等重要组织器官以及已穿刺的消融针.本文根据机器人肝肾囊肿穿刺的单针临床手术流程,提出了机器人辅助大肿瘤治疗的多针手术流程和多针手术规划应具备的功能.基于消融针的避障可达作业空间边界,提出了机器人多针手术规划的核心算法及优化准则.在仿真实验中成功求解出了腹腔内存在肋骨、血管及已穿刺的消融针等障碍物的消融针避障可达作业空间边界,并成功规划了多针手术的进针策略,实现了预穿刺消融针的穿刺路径不与障碍物相干涉,且对病人造成的创伤最小的规划目标.