微创手术机器人多从操作臂系统结构设计

Abstract

为提高微创手术机器人术前定位效率和末端可操作性，设计了一种新型微创手术机器人多从操作臂系统，其包括术前定位机构和远心机构两部分。该系统的基座可以安装3条手术器械臂和1条内窥镜臂。远心机构通过平行四边形机构实现末端不动点，在俯仰、翻滚、平移3自由度的基础上添加冗余自由度，增大了工作空间。为便于医生术前对远心机构高度的调节，在术前定位机构的重力补偿关节处通过恒力弹簧补偿远心机构的重力。在多从操作臂系统结构设计的基础上，对主动部分和被动部分进行了正运动学分析。术前定位机构是对机器人主动部分进行术前定位，手术过程中被动部分各个关节将被锁死。对主动部分进行了逆运动学和工作空间分析，通过将SolidWorks运动仿真的运动轨迹与Matlab运算得到的机器人末端运动轨迹对比，验证了多从操作臂系统结构的合理性和运动学的正确性