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：朱慧轩 崔广泽 李炳南 郭凯 王蔚 李松 

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。