剛?cè)峄旌蠙C(jī)構(gòu)機(jī)械手的低成本運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真平臺(tái).pdf

1、微創(chuàng)手術(shù)相比于傳統(tǒng)手術(shù),具有創(chuàng)傷小,恢復(fù)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),以至于近年來(lái)得到了快速的發(fā)展。特別是將機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用于微創(chuàng)手術(shù)中,使得手術(shù)的精確性得到了顯著的提高,而且降低了醫(yī)生的疲勞強(qiáng)度。末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)是手術(shù)機(jī)器人最重要的部分,其性能好壞將直接影響手術(shù)的質(zhì)量。柔性機(jī)械手由于其體積小,靈活度高等特點(diǎn),在近幾年被廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)手術(shù)機(jī)器人。本文針對(duì)于一種新型的剛?cè)峄旌辖Y(jié)構(gòu)的機(jī)械手設(shè)計(jì)了一個(gè)低成本的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真平臺(tái)。對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真不僅可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和算

2、法的優(yōu)化,而且能夠模擬手術(shù)過(guò)程,給初次使用手術(shù)機(jī)器人的人提供實(shí)際的操作指導(dǎo)。
　　該運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真平臺(tái)采用主從控制方式,主動(dòng)端采用一個(gè)低成本的光學(xué)跟蹤器,從動(dòng)端是用開(kāi)源OpenGl繪制的剛?cè)峄旌蠙C(jī)械手。
　　從動(dòng)端以一節(jié)和多節(jié)剛?cè)峄旌辖Y(jié)構(gòu)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為基礎(chǔ),根據(jù)主動(dòng)端反饋的機(jī)械手末端的位置信息,反解機(jī)械手的關(guān)節(jié)變量,而每一組關(guān)節(jié)變量又對(duì)應(yīng)一個(gè)機(jī)械手的姿態(tài)。當(dāng)末端位置信息不斷更新的時(shí)候,機(jī)械手的姿態(tài)就能隨之不斷變化。從動(dòng)端機(jī)

3、械手的結(jié)構(gòu)參數(shù)是可設(shè)置的。用戶可以通過(guò)設(shè)置不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)觀察不同結(jié)構(gòu)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)能力。
　　主動(dòng)端的設(shè)計(jì)采用一個(gè)低成本的光學(xué)跟蹤器,該光學(xué)跟蹤器配備兩個(gè)指揮棒,分別控制從動(dòng)端兩個(gè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)存的主動(dòng)端的解決方案大部分采用昂貴的高精度的機(jī)械和光學(xué)跟蹤器,對(duì)于低精度的應(yīng)用是一種浪費(fèi)。所以,本文設(shè)計(jì)了一種非常低成本的光學(xué)跟蹤器。該跟蹤器能夠?qū)崟r(shí)的識(shí)別兩個(gè)指揮棒的位置,并傳遞給從動(dòng)端,讓其控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。
　　該仿真平臺(tái)的有