面向皮肤大面积损伤修复的原位打印系统工作空间分析
作者机构:沈阳工业大学机械工程学院 中国科学院机器人与智能制造创新研究院 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室 中国科学院大学
出 版 物:《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)
年 卷 期:2024年
核心收录:
学科分类:1002[医学-临床医学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 100206[医学-皮肤病与性病学] 10[医学]
基 金:国家自然科学基金委青年项目(52205319) 中国科学院青年创新促进会资助项目(2021200)
主 题:皮肤大面积损伤修复 原位皮肤打印技术 并联机器人 工作空间分析
摘 要:皮肤大面积损伤修复一直是临床上亟需解决的难题。目前主要通过自体皮肤移植和伤口敷料治疗,但这些方法不能同时满足皮肤大面积修复和定制化治疗的需求。原位皮肤打印技术为皮肤大面积损伤修复提供了新思路,现有的生物打印设备打印范围小、打印精度低,无法实现皮肤大面积组织随形打印。针对以上问题,提出了一种由并联机器人、直线驱动机构、打印头和三维扫描仪等组成的原位皮肤打印系统。其中并联机器人因其重复定位精度高,累计误差小,作为打印驱动装置可以实现高精度原位皮肤打印;并联机器人具有六个自由度可以在空间中进行打印角度的变化,使生物墨水能够沿着皮肤曲面完整的覆盖在皮肤损伤处,有利于伤口修复。为了满足皮肤大面积损伤修复的需求,通过数值法计算并联机器人的工作空间,得到原位皮肤打印系统的工作范围,并通过打印实验进行验证。实验结果表明,并联机器人可以按照指定路径运行,打印过程中打印头稳定喷射,系统工作范围与计算出的并联机器人工作空间基本吻合,满足皮肤大面积损伤修复的需求,为下一步大面积皮肤修复动物实验奠定了基础。