浙江理工大学研究生(浙江理工大学研究生院)




浙江理工大学研究生,浙江理工大学研究生院

《机械工程学报》、《Chinese Journal of Mechanical Engineering》是由中国科学技术协会主管、中国机械工程学会主办的中国机械工程领域的学术刊物,主要报道机械工程领域及其交叉学科具有创新性的基础理论研究、工程技术应用的优秀科研成果,两刊均已成为国内外机械工程领域具有高影响力的学术期刊。

科学的未来在青年。在我国从“制造大国”向“制造强国”迈进之时,青年科技工作者是科技创新的生力军。《机械工程学报》编辑部JME学院旨在团结青年、凝聚青年、服务青年,构建平等、宽松、自由的学术交流平台。

高影响力论文评选活动由中国机械工程学会、两刊编委会、董事会以及编辑部JME学院共同组织策划,旨在评选出创新性强、学术影响力高、关注度广的优秀论文,并予以奖励优秀论文的作者。

报道顺序不分先后

论文作者:叶伟 谢镇涛 李秦川

作者代表:叶伟

单位:浙江理工大学

个人简介:浙江理工大学副教授,硕士生导师,主要从事机器人与机构学研究。主持和参与多项国家级科研项目,发表学术论文40余篇,授权专利20余项。MMT、ASME JMR、CJME等学术期刊审稿人。

论文背景

眼科微创手术是一种在眼球内进行的显微外科手术,由于人类的生理性颤抖以及手术时间长、精度要求高等特点,必须引入辅助手术机器人来提升手术成功率。微创手术要求机器人末端做远中心运动。通过机械结构的约束,使得末端器械只能通过定点运动,更具安全性。本文提出了一种分支内包含4R平行四边形子链的新型远中心并联机构,通过并联结构和分支内的闭环子链保证机器人的刚度和精度。

实验方法

运用螺旋理论对该机构进行了自由度分析,通过运动学分析建立了位姿与驱动参数之间的映射。对机构进行了速度和奇异分析。最后基于运动/力传递指标绘制了机构的性能图谱,并开展了机构参数优化。


结论

提出了一种新型RCM并联机构,该机构分支内含平行四边形闭环子链。通过螺旋理论分析自由度,该机构能输出绕远端定点的两个转动运动和过该点的移动运动,满足微创手术任务要求。

虚拟样机

实物样机

资助项目

国家自然科学基金的项目(51525504,51705465)资助。

创新点

提出将具有远中心特性的并联机构用于微创手术机器人本体。在分支中引入闭环子链以保证机构的刚度。对机构进行了运动学分析,并以运动/力传递指标为目标对机构进行了尺度优化设计,提升了其性能。

引用本文

叶伟, 谢镇涛, 李秦川. 一种可用于微创手术的并联机构运动学分析与性能优化[J]. 机械工程学报, 2020, 56(19): 103-112.

责任编辑:李 娜

责任校对: 金 程

审 核:张 强

JME学院简介

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