基于计算力矩法的眼内手术机器人的重力补偿

为了提高一种具有远程运动中心(RCM)机构的眼内手术机器人的定位精度和稳定性,在建立机器人坐标系的基础上,通过动力学等效,对机器人各构件质心瞬态位置进行分析。根据拉格朗日方程建立机器人动力学模型。提出基于计算力矩法的重力补偿方法。在此基础上,通过MATLAB/Simulink软件对重力补偿模型进行仿真。比较独立比例微分(PD)控制方法及重力补偿方法的各关节运动响应曲线,表明重力补偿模型可有效补偿重力项;同时,分析重力补偿模型响应曲线与期望曲线的误差,证明重力补偿模型具有较高的补偿精度和可行性。

3P悬臂式前列腺癌粒子植入机器人结构设计与仿真

基于前列腺癌患者截石位粒子植入手术的可操作空间,提出前列腺癌粒子植入机器人的设计要求;将机器人分为位置调整模块、姿态调整模块、末端植入器3个组成部分.通过杆件尺寸设计实现3自由度位置调整机构的运动解耦,计算其工作空间可满足临床需求;姿态调整模块采用远程运动中心(remote center of motion,RCM)机构,引入平行四边形机构解决运动死点问题;末端植入器采用齿轮齿条机构驱动外针,硬质摩擦槽轮驱动内针,通过弹簧压紧机构提供稳定压紧力并设计大容量粒子弹夹.最后,利用ADAMS进行运动学分析,验证数值计算的准确性;动力学分析验证前列腺癌粒子植入机器人设计的合理可行.

手术机器人远程运动中心机构的误差分析方法

利用几何关系的建模与计算,研究了手术机器人中平行四杆型远程运动中心机构的误差问题.首先,对机构的误差进行识别和定义,使用直接线性化方法建立机构的误差传递模型;然后,用概率性方法和确定性方法分别讨论了机构的绝对精度和重复精度;最后,分析了机构各误差因素的敏感性.算例分析结果表明,使用IT6级精度可以达到较高的定位精度,通过敏感性分析可以找出影响机构定位精度的关键因素.

An effective algorithm for needle tip displacement compensation in robot-assisted percutaneous surgery

This paper presents an automatic compensation algorithm for needle tip displacement in order to keep the needle tip always fixed at the skin entry point in the process of needle orientation in robot-assisted percutaneous surgery. The algorithm, based on a two-degree-of-freedom （2-DOF） robot wrist （not the mechanically constrained remote center of motion （RCM） mechanism） and a 3-DOF robot ann, firstly calculates the needle tip displacement caused by rotational motion of robot wrist in the arm coordinate frame using the robotic forward kinematics, and then inversely compensates for the needle tip displace- ment by real-time Cartesian motion of robot arm. The algorithm achieves the function of the RCM and eliminates many mechanical and virtual constraints caused by the RCM mechanism. Experimental result demonstrates that the needle tip displacement is within 1 inm in the process of needle orientation.

机器人在眼科手术中的应用及研究进展

首先分析了典型的眼科手术操作,提出了眼科机器人设计的一般要求.然后,从机器人系统和手术器械两方面出发,介绍了国内外眼科机器人的研究进展.最后,总结了当前眼科机器人系统的关键技术,包括眼组织生物力学分析、机构设计、多维信息传感以及精密运动控制技术,并分析了发展趋势.