一种可用于微创手术的并联机构运动学分析与性能优化

作     者：叶伟 谢镇涛 李秦川 YE Wei;XIE Zhentao;LI Qinchuan

作者机构：浙江理工大学机电产品可靠性分析与测试国家地方联合工程研究中心杭州310018 浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2020年第56卷第19期

页      面：103-112页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51525504 51705465) 

主　　题：并联机构 微创手术 螺旋理论 工作空间 性能指标 

摘      要：与串联机构相比,并联机构具有刚度好,精度高,响应快等优点,适合用于医疗领域。微创穿刺活检等手术要求机器人机构能够输出远中心运动。提出了一种用于微创手术的新型远中心并联机构,其分支内部包含平行四边形闭环子链。采用螺旋理论对机构自由度进行了分析,证明其能输出两个转动运动和一个移动运动,且所有运动均通过远端固定中心。对机构进行位置分析,建立了驱动参数与末端参数之间的映射。通过速度分析建立了雅可比矩阵,并分析得到了机构的奇异位形,包括逆解奇异、正解奇异和混合奇异。应用搜索法分析了机构的工作空间。采用运动/力传递指标对机构进行了性能分析,绘制工作空间内的性能图谱。以优质空间大小为目标对机构进行了尺度优化。