颌骨重建手术多臂机器人构型设计与干涉分析

赵洪华¹(),赵建¹,段星光²,胡志通¹,田倩倩¹,赵耀华¹

1. 济南大学机械工程学院, 山东 济南 250022
2. 北京理工大学智能机器人研究所, 北京 100081

收稿日期:2019-04-23出版日期:2019-12-20发布日期:2019-12-17

作者简介:赵洪华(1978—)，男，山东潍坊人，副教授，工学博士，主要研究方向为医疗机器人技术. E-mail: me_zhaohh@ujn.edu.cn
基金资助:国家重点研发计划(2018YFF01013402);国家自然科学基金资助项目(61673064);北京市自然科学基金项目(L182025 & 4192053);山东省自然科学基金项目(ZR2018MF022);山东省重点研发计划项目(2017CXGC0905);山东省重点研发计划项目(2017CXGC1505);山东省重点研发计划项目(2018CXGC0901)

Configuration design and interference analysis of multi-arm robot for mandible reconstruction

Honghua ZHAO¹(),Jian ZHAO¹,Xingguang DUAN²,Zhitong HU¹,Qianqian TIAN¹,Yaohua ZHAO¹

1. School of Mechanical Engineering, University of Jinan, Jinan 250022, Shandong, China
2. Intelligent Robotics Institute, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China

Received:2019-04-23Online:2019-12-20Published:2019-12-17


Supported by:国家重点研发计划(2018YFF01013402);国家自然科学基金资助项目(61673064);北京市自然科学基金项目(L182025 & 4192053);山东省自然科学基金项目(ZR2018MF022);山东省重点研发计划项目(2017CXGC0905);山东省重点研发计划项目(2017CXGC1505);山东省重点研发计划项目(2018CXGC0901)

摘要/Abstract

摘要： 基于颌骨重建手术要求和手术机器人设计准则,提出主被动结合的7自由度3手臂构型方案。为了满足手术机器人机械臂干涉分析高效率的要求,采用线形扫描球(linearly swept sphere, LSS)单元体模型简化复杂结构的机械臂,构建两圆柱体之间、圆柱体与半球体之间以及两半球体之间的干涉数学模型,并提出有效干涉点的概念及干涉点有效性的判断方法,得到机械臂在任意位置下的干涉判断准则。基于机器人平台的无干涉控制试验验证了方法的正确性,与传统干涉分析方法相比,该方法简化了基本几何体模型干涉分析的判据和过程,减少了模型相互之间干涉判断的次数,进一步提高了干涉分析的效率。


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