基于雙平行四邊形結構RCM機構的設計與實驗研究

作者：夏董新,葉偉 日期：2023-09-20/span> 瀏覽：1280 查看PDF文檔

摘要:為了研發應用于微創穿刺手術的1R1T遠程運動中心(RCM)機構,設計了一種基于移動副驅動雙平行四邊形結構的1R1T新型遠程運動中心機構,對該機構進行了運動學分析,并搭建了樣機，進行了實驗研究。首先,基于修正的KutzbachGrübler公式計算了該機構的自由度,并分析了其1R1T(R:轉動;T:移動)輸出運動特性;根據該機構的結構特性,建立了其位置分析模型,并得到了其位置正反解;推導了機構的雅可比矩陣,并分析了機構的奇異性;利用數值搜索法確定了機構的可達工作空間;然后,分別采用傳動角度指標和靈巧度指標,對目標工作空間內的性能進行了評價,并據此對機構進行了尺度優化設計,得到了性能更優的尺度參數;最后,搭建了一臺樣機,開展了初步實驗,并進行了實驗結果分析。研究結果表明:樣機完成的20種不同的運動姿態顯示出了機構滿足微創手術(MIS)所需的自由度要求,同時其位置誤差平均值為0.32mm,最大值為1.54mm,均在1mm~2mm范圍以內,表明其運動精度也較為可靠;因此,其在微創穿刺手術領域有良好的應用前景。

關鍵詞:微創手術;工作空間分析;1R1T;遠程運動中心機構;機構奇異性;傳動角度;靈巧度

中圖分類號:TH777;TH112;TP242文獻標識碼:A文章編號:1001-4551(2023)07-1093-09



本文引用格式:

夏董新,葉偉.基于雙平行四邊形結構RCM機構的設計與實驗研究［J］.機電工程,2023,40(7):1093-1101.

XIA Dong-xin, YE Wei. RCM mechanism design and experiment based on double parallelogram structure［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(7):1093-1101.