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一种丝驱连续体手术机械臂的设计及其运动学分析

作者:卢佳佳1,2,冯显英1,2*,杜付鑫1,2,岳明君1,2,屈梁成1 日期:2020-11-18/span> 浏览:20 查看PDF文档

一种丝驱连续体手术机械臂的设计及其运动学分析*
卢佳佳1,2,冯显英1,2*,杜付鑫1,2,岳明君1,2,屈梁成1
(1.山东大学 机械工程学院,山东 济南 250061;2.山东大学 高效洁净机械制造教育部重点试验室,山东 济南 250061)

摘要:针对现有的连续体机械臂及其运动学模型无法得到运动学解析解的问题,设计了一种具有两个弯曲自由度的丝驱动连续体机械臂原型,并对其正逆运动问题进行了研究。基于分段常曲率假设,结合DH法建立了连续体机械臂的正运动学模型,推导出了驱动丝长度到机械臂末端位置的映射关系,得到了正运动学解析解;通过提取机械臂骨干曲线,利用几何分析法建立了连续体机械臂逆运动学模型,推导出了机械臂末端位置到驱动丝长度的映射关系,并得到了部分逆运动学解析解;最后,通过实验对所提出运动学模型的有效性进行了验证。研究结果表明:所提出运动学模型的平均位置误差不超过2.56 mm,约占机械臂总长度的2.57%,能够很好地用于连续体机械臂末端位置控制。
关键词:连续体机械臂;运动学分析;分段常曲率;解析解
中图分类号:TH122;TP242        文献标识码:A      文章编号:1001-4551(2020)09-1051-06

本文引用格式:
卢佳佳,冯显英,杜付鑫,等.一种丝驱连续体手术机械臂的设计及其运动学分析[J].机电工程,2020,37(9):1051-1056.
LU Jia-jia, FENG Xian-ying, DU Fu-xin, et al. Design and kinematics analysis of a tendon-driven surgical continuum arm[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2020,37(9):1051-1056.《机电工程》杂志:http://www.meem.com.cn

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