“妙手”系统机械结构设计与优化 被引量：8

1

作者 岳龙旺 许天春 贠今天 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期154-159,共6页

为了辅助医生更好地完成显微外科手术,开发了一种主从异构的显微外科手术机器人系统———“妙手”系统.“妙手”系统的主手为商业化的Phantom Desktop主手,从手为针对显微外科血管缝合而设计的“妙手”从手.从手包括位置机构和姿态机构... 为了辅助医生更好地完成显微外科手术,开发了一种主从异构的显微外科手术机器人系统———“妙手”系统.“妙手”系统的主手为商业化的Phantom Desktop主手,从手为针对显微外科血管缝合而设计的“妙手”从手.从手包括位置机构和姿态机构.位置机构通过丝传动实现双四连杆机构的运动特性;姿态机构采用三轴交汇于一点的设计思想.通过分析双四连杆机构的运动特性,根据Angeles运动灵活度指标对双四连杆机构进行了优化.结果表明:当双四连杆机构前三级杆等长且I级杆与III级杆垂直时,机构运动灵活度取最大值. 展开更多

关键词 “妙手”系统 显微外科手术机器人 丝传动 机构优化

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乳腺穿刺活检手术机器人研究 被引量：6

2

作者 袁小航 杨志永 姚贵英 《生物医学工程研究》 2018年第3期341-345,共5页

目前乳腺癌活检和近距离治疗在癌症治疗领域是难以解决的问题。针对此问题设计了一种基于丝传动的核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)引导的高精度乳腺穿刺机器人系统,并设计了一种新的丝传动绕丝方式,解决了丝传动运动过程... 目前乳腺癌活检和近距离治疗在癌症治疗领域是难以解决的问题。针对此问题设计了一种基于丝传动的核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)引导的高精度乳腺穿刺机器人系统,并设计了一种新的丝传动绕丝方式,解决了丝传动运动过程中出现的脱丝及绕丝错乱等问题,利用D-H方法推导了机器人的运动学正解,并得到了其工作空间,结果满足设计要求。 展开更多

关键词 核磁共振成像 手术机器人 丝传动 D-H法 运动学分析

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基于动力学模型的手术器械夹持力估计研究

3

作者 刘芬 刘佳豪 +1 位作者 贠今天 桑宏强 《机械传动》 北大核心 2024年第4期44-50,共7页

手术器械夹持力估计问题一直是微创手术机器人手术器械研究的重点。在微创手术过程中,夹持力过大会造成组织损伤,夹持力过小会使缝合针等脱落,引发危险。因此,研究如何估计手术器械夹持力是非常有必要的。根据手术器械的结构特点,提出... 手术器械夹持力估计问题一直是微创手术机器人手术器械研究的重点。在微创手术过程中,夹持力过大会造成组织损伤,夹持力过小会使缝合针等脱落,引发危险。因此,研究如何估计手术器械夹持力是非常有必要的。根据手术器械的结构特点,提出了一种基于动力学模型的夹持力估计方法。建立的模型考虑了手术器械动力学模型、丝传动系统力和位移传递特性和直流电动机特性,得到了手术器械电动机电流和夹持力之间的关系;通过Matlab对夹持力模型进行仿真验证,得到了手术器械末端执行器随电动机电流变化的夹持力变化曲线。仿真结果表明,基于动力学模型的手术器械夹持力估计模型与实际情况相符,为后续的手术器械夹持力安全保障研究提供了理论依据。 展开更多

关键词 手术器械 动力学模型 丝传动 夹持力

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一种六自由度丝传动微创手术器械的设计 被引量：5

4

作者 桑宏强 常丽敏 +2 位作者 刘芬 杨铖浩 许丽萍 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第2期239-244,共6页

为了更好地满足微创手术器械对运动灵活性和工作空间的要求,设计了一种六自由度丝传动微创手术器械。此手术器械的6个自由度包括:肩关节偏转自由度、肘关节俯仰自由度、腕关节俯仰自由度、自转自由度、指关节偏转自由度和手指的开合自... 为了更好地满足微创手术器械对运动灵活性和工作空间的要求,设计了一种六自由度丝传动微创手术器械。此手术器械的6个自由度包括:肩关节偏转自由度、肘关节俯仰自由度、腕关节俯仰自由度、自转自由度、指关节偏转自由度和手指的开合自由度。本微创手术器械在手指部分设计了快换手指,可以有效的节约在手术过程中更换手术器械的时间,同时减少了手术器械的成本。在手术器械结构设计的基础上对手术器械进行了运动学和工作空间分析。最后进行了运动学仿真,通过比较Solid Works仿真和MATLAB运算中得到的三维空间手术器械末端运动轨迹,验证了手术器械结构的合理性和运动学的正确性。 展开更多

关键词 手术器械 丝传动 快换手指 运动学分析 工作空间

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丝传动3-SPR并联机构运动学分析与力反馈控制 被引量：2

5

作者 王攀峰 王星 +1 位作者 郭璠 杨彦东 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期184-190,共7页

并联机构刚性高且动态性能好,用于开发力反馈设备时,在力觉刚性以及位姿分辨率方面优势明显.学界与业界多基于Delta机构开发高性能并联力反馈设备,本文采用3-SPR并联机构设计和开发出一种新型力反馈设备.采用丝传动方式并基于差动原理,... 并联机构刚性高且动态性能好,用于开发力反馈设备时,在力觉刚性以及位姿分辨率方面优势明显.学界与业界多基于Delta机构开发高性能并联力反馈设备,本文采用3-SPR并联机构设计和开发出一种新型力反馈设备.采用丝传动方式并基于差动原理,提出了一种新型直线动单元作为3-SPR并联力反馈机构驱动副,有效提升了力反馈设备的位姿分辨率与力觉刚性.并联机构的位置正解效率直接影响操控力反馈设备的实时性,本文以动平台中心和球铰链中心距为中间变量,构造出量纲统一的迭代矩阵,实现了该机构位置正解模型的高效求解.相较于传统位置正解的数值方法,求解效率提升近一个数量级,大幅提升了该力反馈机构的位姿反馈实时性.在运动学模型的基础上,基于虚功原理建立了力反馈机构的力映射模型,提出一种含机构重力补偿的反馈力计算方法.基于上述方法开发算法并设计出控制系统,实现了力反馈机构的位姿实时监控及反馈力控制.通过重力补偿实验,验证了上述方法及其控制系统的有效性. 展开更多

关键词 丝传动 力反馈 并联机构 运动学正解分析

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机器人辅助微创手术器械丝传动张力传递研究 被引量：2

6

作者 冯美 李妍 +2 位作者 赵继 呼咏 高奎鸿 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期120-127,共8页

机器人辅助微创手术器械一般采用丝传动来实现手术器械大长径比结构下的动力传递,传力过程中钢丝绳的张力传递损失会引起手术器械关节运动误差,因此研究丝传动张力变化是保证手术器械运动精度的前提。根据手术器械结构特点,引入导轮与... 机器人辅助微创手术器械一般采用丝传动来实现手术器械大长径比结构下的动力传递,传力过程中钢丝绳的张力传递损失会引起手术器械关节运动误差,因此研究丝传动张力变化是保证手术器械运动精度的前提。根据手术器械结构特点,引入导轮与钢丝绳的半径比及张力倾斜角来表征钢丝绳弯曲刚度,通过对钢丝绳与导轮接触区域与非接触区域的受力分析,得到了钢丝绳的张力比计算公式。试验结果表明,应用所提出的张力比计算公式获得的张力值与传感器直接测得的张力值比较吻合。此外,应用张力比计算公式分析了包角、摩擦因数、半径比、张力倾斜角等结构参数对钢丝绳张力变化的影响。该研究工作可为手术器械的精确运动控制及结构设计提供理论指导。 展开更多

关键词 张力变化 丝传动 手术器械 机器人辅助微创手术

原文传递

新型机器人辅助微创手术系统分析 被引量：2

7

作者 岳龙旺 石晓磊 +1 位作者 冯腾飞 魏磊 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2017年第5期51-54,共4页

为解决现有机器人辅助微创手术系统的力反馈难题,在对开口手术、手工微创手术、机器人微创手术工作空间、自由度、运动映射关系等特性进行对比分析基础上,通过对现场医生和控制台医生的重新分工,提出一种新型的机器人辅助微创手术系统... 为解决现有机器人辅助微创手术系统的力反馈难题,在对开口手术、手工微创手术、机器人微创手术工作空间、自由度、运动映射关系等特性进行对比分析基础上,通过对现场医生和控制台医生的重新分工,提出一种新型的机器人辅助微创手术系统。针对该系统设计了一种新型丝传动微创手术机构。该机构采用对称式结构,通过丝传动实现对称位置机构的镜向运动映射、对称姿态机构的中心运动映射,从而实现微创手术工具手柄与末端执行器之间的一致运动映射。该机构不仅能够保证系统操作的直观性,而且可实现系统的力反馈功能。 展开更多

关键词 微创手术机器人 丝传动 镜向运动映射 中心运动映射 力反馈

原文传递

基于复合传动的微创机器人手术器械设计与研究

8

作者 孟繁森 辛绍杰 +2 位作者 徐嘉骏 林力 桑成松 《制造业自动化》 CSCD 北大核心 2022年第12期123-127,共5页

随着微创机器人的广泛应用,其配备的手术器械也成了研究热点。丝传动因有远程交错传动、小型化和传动平稳的特点常用于微创手术器械的研制中,但有变传动比和摩擦损失的问题。因此,基于复合传动理论引入能传递交错轴运动且有定传动比和... 随着微创机器人的广泛应用,其配备的手术器械也成了研究热点。丝传动因有远程交错传动、小型化和传动平稳的特点常用于微创手术器械的研制中,但有变传动比和摩擦损失的问题。因此,基于复合传动理论引入能传递交错轴运动且有定传动比和传动平顺等特点的面齿轮,将丝传动与齿轮传动进行组合配置,进行微创机器人手术器械的研制。通过结构设计、运动学和工作空间分析以及样机的运动实验,验证了器械复合传动的合理性。 展开更多

关键词 微创机器人 手术器械 面齿轮 丝传动 复合传动

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一种四自由度微创手术器械结构设计 被引量：1

9

作者 张明松 付少将 《南方农机》 2021年第9期116-118,共3页

微创手术机器人的开发对微创手术技术的推广具有重要意义,本文针对操作手的应用需求,设计了一种四自由度丝传动微创手术器械,4个自由度分别是:肘关节自转、腕关节俯仰、指关节俯仰和手指的开合。该器械结构对手术器械整体结构、末端执... 微创手术机器人的开发对微创手术技术的推广具有重要意义,本文针对操作手的应用需求,设计了一种四自由度丝传动微创手术器械,4个自由度分别是:肘关节自转、腕关节俯仰、指关节俯仰和手指的开合。该器械结构对手术器械整体结构、末端执行器、丝传动结构和驱动系统进行了设计,并进行了钢丝绳及电机选型。 展开更多

关键词 微创手术 丝传动 手术器械

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对称型丝传动微创手术机构运动轨迹研究

10

作者 岳龙旺 魏垒 石晓磊 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第8期1567-1572,共6页

手术医生微创手术操作轨迹检测是构建微创手术操作专家数据库、进行微创手术机器人自动手术研究的基础。针对所设计的对称型、丝传动微创手术机构,通过对其各个自由度的运动分析,根据快换装置驱动轮主动角、检测角、反向运动补偿角、微... 手术医生微创手术操作轨迹检测是构建微创手术操作专家数据库、进行微创手术机器人自动手术研究的基础。针对所设计的对称型、丝传动微创手术机构,通过对其各个自由度的运动分析,根据快换装置驱动轮主动角、检测角、反向运动补偿角、微创手术机构关节角之间的函数关系,构建了基于驱动轮检测角的微创手术机构关节角模型。基于该模型,实现了根据快换装置驱动轮检测角进行微创手术机构运动轨迹分析的目的,解决了丝传动微创手术机构由于径向尺寸小、关节多、运动复杂,很难通过关节角检测实现其运动轨迹分析的难题。 展开更多

关键词 丝传动 微创手术机构 反向运动补偿 运动轨迹

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一种6自由度机械臂的结构设计和运动学分析

11

作者 潘明章 王硕 +1 位作者 李劲 梁科 《机械传动》 北大核心 2024年第6期50-57,共8页

针对传统机械臂惯性大、灵活性低和难以在狭小空间作业的问题,设计了一种新型的具有6自由度的丝传动机械臂,并对其正逆运动学等问题进行了研究。对该新型机械臂中的自转关节、平行四边形关节和蛇形关节的运动学特性进行分析,建立了该机... 针对传统机械臂惯性大、灵活性低和难以在狭小空间作业的问题,设计了一种新型的具有6自由度的丝传动机械臂,并对其正逆运动学等问题进行了研究。对该新型机械臂中的自转关节、平行四边形关节和蛇形关节的运动学特性进行分析,建立了该机械臂的正逆运动学模型;在Matlab环境中进行仿真实验,对所提出的正逆运动学模型进行了位置和姿态的验证。结果表明,所提的运动学模型能够很好地用于该机械臂末端位置控制。最后,利用蒙特卡洛法计算出了机械臂的工作空间。 展开更多

关键词 丝传动机械臂 运动学 仿真分析 工作空间

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YJ17供丝传动箱润滑方式的改进

12

作者 朱键湦 叶佳娜 +2 位作者 黄伟鑫 黄翀 赵文 《设备管理与维修》 2024年第6期126-128,共3页

YJ17供丝传动箱偏心轴轴承因润滑不良导致相关零件损坏,造成供丝不均和设备故障停机。针对这一现象,通过在偏心轴轴承法兰座上增加1个进油孔,在供丝传动箱壳体左边与油位镜中线平行处增加1个回油孔,用油管与中央油箱连接,形成循环油路,... YJ17供丝传动箱偏心轴轴承因润滑不良导致相关零件损坏,造成供丝不均和设备故障停机。针对这一现象,通过在偏心轴轴承法兰座上增加1个进油孔,在供丝传动箱壳体左边与油位镜中线平行处增加1个回油孔,用油管与中央油箱连接,形成循环油路,使供丝传动箱的润滑成为飞溅润滑加强制润滑的复合方式。改进后,解决了偏心轴、轴承因润滑不良造成的设备故障和供丝不匀等现象,提高了烟支质量的稳定性和设备的有效作业率。 展开更多

关键词 YJ17供丝传动箱 轴承 润滑

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基于丝传动技术的乳腺X射线诊断设备的C形臂回转结构设计 被引量：1

13

作者 刘保华 鞠鹏 +1 位作者 谢艳霞 姚建义 《中国医疗设备》 2015年第4期18-21,共4页

本文针对乳腺X射线诊断设备提出了一种基于丝传动技术的C形臂回转结构。该结构采用具有蜗轮蜗杆减速器的直流电机实现成像托盘等轴回转,通过电磁制动器实现C形臂与成像托盘的整体回转和C形臂独立回转两种模式的切换。丝传动系统中,钢丝... 本文针对乳腺X射线诊断设备提出了一种基于丝传动技术的C形臂回转结构。该结构采用具有蜗轮蜗杆减速器的直流电机实现成像托盘等轴回转,通过电磁制动器实现C形臂与成像托盘的整体回转和C形臂独立回转两种模式的切换。丝传动系统中,钢丝绳始终在所需预紧力状态下运行。在对钢丝绳进行调节的过程中,该结构采用三级固定及粗细调结合的调节方式,可确保系统的安全性能,提高系统的调节精度,使得系统结构紧凑,易于安装调节。该结构相较于传统的C臂回转传动机构,具有结构紧凑、传动简单、效率高等优点。 展开更多

关键词 乳腺X射线诊断设备 C形臂回转结构 丝传动技术 等轴回转

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微创手术机器人的丝传动误差分析 被引量：1

14

作者 原伟 姜杉 +2 位作者 杨云鹏 王伟 杨志永 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第7期41-46,共6页

针对CT引导下微创手术机器人设计中的空间限制及驱动兼容性问题,提出了一种新型的丝传动驱动方式。分别对轴向绕丝方式和径向绕丝方式建立运动误差模型并进行了分析,结果表明轴向绕丝方式造成的误差小于径向绕丝方式。搭建了丝传动误差... 针对CT引导下微创手术机器人设计中的空间限制及驱动兼容性问题,提出了一种新型的丝传动驱动方式。分别对轴向绕丝方式和径向绕丝方式建立运动误差模型并进行了分析,结果表明轴向绕丝方式造成的误差小于径向绕丝方式。搭建了丝传动误差测量实验台,测得的传动阶段的绕丝误差变化趋势与理论分析一致,并且发现迟滞误差也是造成丝传动误差的重要因素。然后,通过试验测量丝传动迟滞误差并进行补偿,使丝传动关节换向运动时的定位误差平均降低了33%。 展开更多

关键词 穿刺机器人 丝传动误差模型 误差测量试验 误差补偿

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滚珠丝杠传动机构的微动特性及轨迹跟踪控制 被引量：6

15

作者 郑子文 李圣怡 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第4期360-363,共4页

滚珠丝杠传动的机床进给机构在微观运动条件下的各种非线性因素和进给系统较高的机械增益 是影响机床运动的控制精度进一步提高的主要因素。本文研究了滚珠丝杠进给机构的微动特性，结果 表明库仑摩擦和微弹性现象是滚珠丝杠在微动条件... 滚珠丝杠传动的机床进给机构在微观运动条件下的各种非线性因素和进给系统较高的机械增益 是影响机床运动的控制精度进一步提高的主要因素。本文研究了滚珠丝杠进给机构的微动特性，结果 表明库仑摩擦和微弹性现象是滚珠丝杠在微动条件下的主要运动特性。针对这一特性，提出了一种基 于误差的增益自适应控制器，该控制器能够有效地提高系统的稳定性，并能保证足够的控制精度。对幅 值为１μｍ的正弦输入，其跟踪控制误差小于０．０４μｍ。对幅值为１ｍｍ的正弦输入，其跟踪控制误差为０． ５μｍ。 展开更多

关键词 超精加工 滚珠丝杆传动 轨迹跟踪 自适应控制器 微动 机床

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医疗切片机微动机构的问题分析与改进

16

作者 朱伸伟 《机电信息》 2024年第13期58-62,共5页

针对RM2235切片机微动机构引起的切片厚薄不均和切片跳片问题,将微动机构运动分解为三种独立运动,锁定与切片厚薄不均和切片跳片问题有关的运动形态。分析了该运动状态下的相关物料,通过试验确定了引起问题的物料。通过对丝杆传动、碟... 针对RM2235切片机微动机构引起的切片厚薄不均和切片跳片问题,将微动机构运动分解为三种独立运动,锁定与切片厚薄不均和切片跳片问题有关的运动形态。分析了该运动状态下的相关物料,通过试验确定了引起问题的物料。通过对丝杆传动、碟簧和单向离合器等机构的相关物料进行分析,结合试验结论,提出了一些微动机构的优化方法。通过对微动机构结构和装配上的优化,达到了减少或避免切片厚薄不均和切片跳片问题的目的。最后通过试验验证了优化的物料对切片厚薄不均和跳片的影响。 展开更多

关键词 丝杆传动 碟簧 单向离合器 切片厚薄不均 切片跳片

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基于丝杆伸缩机构的树形晾衣架设计 被引量：5

17

作者 李彪恒 杨莹 +2 位作者 陈威 段智华 唐云飞 《机械研究与应用》 2020年第5期131-132,135,共3页

随着社会的快速发展,人们的生活质量不断提升,对家居人性化、智能化以及安全性的要求也越来越高。设计了一种基于丝杆传动、弹簧伸缩机构、四杆机构、保护棚等装置的树形晾衣架,并对晾衣杆进行了有限元分析。通过有限元分析得到了晾衣... 随着社会的快速发展,人们的生活质量不断提升,对家居人性化、智能化以及安全性的要求也越来越高。设计了一种基于丝杆传动、弹簧伸缩机构、四杆机构、保护棚等装置的树形晾衣架,并对晾衣杆进行了有限元分析。通过有限元分析得到了晾衣杆的最大载荷,由此说明了四节伸缩杆的设计是满足装置强度要求的,并为后续对树形晾衣架的改进提供了理论基础。 展开更多

关键词 智能化 晾衣架 有限元分析 丝杆传动 弹簧伸缩机构

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紧凑型微创手术机器人的设计与实现 被引量：5

18

作者 孔康 王树新 +1 位作者 张淮锋 李建民 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期1131-1139,共9页

紧凑型微创手术(MIS)机器人的开发对微创手术技术的推广具有重要意义.在深入分析造成da Vinci微创机器人体积庞大的原因的基础上,开发了一种紧凑型微创手术机器人系统.通过添加双被动关节的方式实现了机器人从操作手的紧凑设计,并提出... 紧凑型微创手术(MIS)机器人的开发对微创手术技术的推广具有重要意义.在深入分析造成da Vinci微创机器人体积庞大的原因的基础上,开发了一种紧凑型微创手术机器人系统.通过添加双被动关节的方式实现了机器人从操作手的紧凑设计,并提出了与该从操作手相匹配的运动支点预估算法;针对从操作手的应用需求,设计出一种具有末端自转功能的新型微创器械,该器械有助于降低机器人辅助微创手术的操作难度;结合器械的构型特点,设计了机器人主操手,并建立了微创机器人主从运动映射模型,解决了传统微创手术中存在的眼手运动不一致问题.利用所开发的系统样机进行了系列验证性实验以及动物实验,充分验证了所提出的微创手术机器人设计方案的可行性. 展开更多

关键词 微创手术机器人 紧凑设计 丝鞘传动 运动映射 实验研究

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基于PLC的丝杠回程误差检测和补偿方法 被引量：5

19

作者 刘媛媛 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第11期65-66,70,共3页

为了克服梯形丝杆螺母传动换向时回程误差对定位精度的影响,对直角型机械手的定位问题进行了研究,提出了一种基于S7-200PLC的定位控制方法,可以快速检测丝杆某一位置处的回程误差,并通过修改程序参数达到克服回程误差,实现准确定位的目的。

关键词 丝杆螺母传动 回程误差 MAP库

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基于滚珠丝杆传动的助老收纳柜设计分析 被引量：4

20

作者 葛昱昊 娜和雅 徐震 《科学技术创新》 2020年第13期152-153,共2页

文章阐述了一种新型滚珠丝杆传动的助老收纳柜设计方案、原理和优缺点。在总结现代社会智能家居产品需求以及传统收纳柜与老年人家居生活之间矛盾的基础上,分析滚珠丝杆基本组成、运动原理和误差消除方法,并解释滚珠丝杆收纳柜的造型结... 文章阐述了一种新型滚珠丝杆传动的助老收纳柜设计方案、原理和优缺点。在总结现代社会智能家居产品需求以及传统收纳柜与老年人家居生活之间矛盾的基础上,分析滚珠丝杆基本组成、运动原理和误差消除方法,并解释滚珠丝杆收纳柜的造型结构和功能原理,通过实物测试对比收纳柜的设计优缺点,为助老家居产品设计提供新思路、新理念。 展开更多

关键词 助老收纳柜 滚珠丝杆传动 智能家居

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