基于绳驱动的多段柔性连续体机械臂的运动学与实验研究

摘要：

经自然腔道手术机器人要求具有良好的灵巧性,但灵巧性的提高会产生运动学模型复杂且难以建模的问题.针对绳驱动的多段柔性连续体机械臂进行了运动学分析和实验研究.首先,以双段柔性连续体机械臂为原型,基于分段常曲率和神经网络的方法,建立了任务空间和驱动空间的正逆运动学映射模型.以任务空间变量连续体机械臂末端位置为神经网络的输入量,驱动空间变量驱动绳的拉伸量为神经网络的输出量,拟合出了连续体机械臂末端位置和驱动绳拉伸量的映射关系.最后,进行了连续体机械臂的弯曲运动和轨迹跟踪实验.实验结果表明:双段连续体机械臂弯曲角度可达180°,验证了连续体机械臂具有大角度弯曲能力;在连续体机械臂末端的圆轨迹跟踪实验中,连续体机械臂的末端在x轴、y轴、z轴方向的平均绝对位置误差为1.743、1.334和1.172 mm,验证了连续体机械臂的运动学模型的有效性.

关键词：手术机器人、连续体机械臂、运动学、分段常曲率、神经网络

所属期刊栏目：23

分类号：TP242(自动化技术及设备)

资助基金：国家重点研发计划2020YFB1313700

在线出版日期：2023-09-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：8249-8255