【摘 要】
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本文研究的目的是设计出一款具有力感觉的通用型手术机器人主手,可以与现有的脑外科、胸腹外科等从手机器人在工作空间上达到良好匹配。首先,针对主手的通用性要求,研究了通
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本文研究的目的是设计出一款具有力感觉的通用型手术机器人主手,可以与现有的脑外科、胸腹外科等从手机器人在工作空间上达到良好匹配。首先,针对主手的通用性要求,研究了通用型主手机器人设计的基本要求和技术指标,并以此为依据进行了构型综合。借助虚位移矩阵相关知识,得出前三个关节的18种不同组合;根据设计要求,初步确定3R机构为通用主手机器人的构型;根据机器人的工作空间形状与大小,选定类人手臂的RRR构型为前三个关节组成形式;根据位置和姿态机构分离原则,后三个关节确定为三轴汇交的球腕形式。其次,对初步选定的通用主手构型,用修改的D-H参数法对其进行运动学建模,得到其运动学方程。用蒙特卡罗法,分析参数θ1、θ2、θ3、d1、a2、d3、d4对工作空间影响程度,在此基础上最终确定了通用主手构型。对确定的通用主手进行运动学反解,把求得的θ1、θ2、θ3表达式用于其结构参数优化的约束条件中。最后,在确定了设计变量、目标函数及约束条件后,采用带蒙特卡罗法思想的随机方向法为优化方法,进行结构参数优化,得到最优解及其结构图。论文最后进行了全文总结和以后的工作展望。
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