定心矫形骨外固定机器人设计与分析

摘要：

骨外固定技术为肢体矫形的重要治疗手段.针对现有骨外固定矫形机构在肢体旋转和牵伸矫形时存在的运动耦合、旋转错位等问题,借鉴RCM机构的构型优势,在传统Ilizarov外固定器的基础上设计了一种具有定心运动特征,易于实现单自由度独立运动的2R1T定心矫形骨外固定机器人.基于旋量理论,开展了传统Ilizarov骨外固定支架矫形的数学分析,并在此基础上,建立了 2R1T定心矫形骨外固定机器人的旋量系与反旋量系,进行了支链选型与构型综合.最后,分析了机器人运动学位姿及工作空间,并结合矫形要求对机器人进行了矫形运动仿真分析和样机实验,基于胫骨的运动轨迹,得出机器人转动矫形范围为-15°～15°,误差范围为±0.5°,牵伸矫形范围为0～30 mm,误差范围为±0.2 mm,实现了矫形的量化与精准调控,保障了肢体矫形的安全性.

关键词：RCM机构、旋量理论、机构构型、运动学、仿真分析

所属期刊栏目：43

分类号：TH781;TP242(仪器、仪表)

资助基金：北京市自然科学基金;北京市教委科技计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：262-273