穿刺机器人本体标定实验研究.pdfVIP

第2期 机械 设计 与制造 2010年 2月 Machinery Design Manufacture 155 文章编号：1001—3997(2010)02一O155—02 穿刺机器人本体标定实验研究 冯 涛 杨向东 熊 绿 刘少丽 (清华大学 精密仪器与机械学系，北京 100084) ExperimentaIstudyoncalibrationformedicalrobot FENGTao，YANGXiang—dong，XIONGJing，LIUShao—li (DepartmentofPrecisionInsturmentsandMechanology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China) 【摘 要】使用指数积方法建立了穿刺机器人正运动学模型，在此基础上导出了只需机器人末端位 置数据的线性误差模型。根据误差模型特点，设计 了简便有效的末端位置标定方案。实际标定实验结果标 明，使用此种标定方法能使穿刺机器人在手术常用工作空间内的末端位置精度提高50％以上。 关键词：运动学标定；指数积 ；医疗机器人 A【bstract]Aforwardkinematicmodalformedicalrobotisstudiedbasedontheproductofexponen- tialformulcaThenakinematiccalibrationmethodisintroduced，withwhichtheactualparametersofjoints Canbederivedfromthepositiondataofend——effector．Experimentresultsshowthattheaverageposition 0 ；accuracyofmedicalrobotincreasessignificantlyaftercalibration． = ： Keywords：Kinematiccalibration；Productofexponential；Medicalrobot O 0’ i、 i、 i、 i、 i、- i、 i、 i、一 j、 j、 i、 i、- j、 i、 i、 n 、 i、 i＼ ■1 i、 、 i — 1 i、 i、 _1I、 中图分类号 ：TH16，TP24 文献标识码 ：A 。 。 厶 运动的丝杠，能够在意外掉电情况下自锁，保证病人安全；另一方 上 I百 在我国，各种肝脏肿瘤是常见病例。传统的手术切除手术对 面XY平面内的连杆机构也赋予了足够的柔性，使得医生能够较 轻松地对机器人手臂进行牵引操作。其具体结构，如图1(a)所示。 病人伤害较大，手术恢复周期长。自上世纪90年代起，超声引导下 建立基础坐标系 {s}和工具坐标系{T}，并取机器人完全展开 的微波消融治疗技术逐渐兴起。此方法属于微创手术范畴，无需开 时的位形为初始位形，如图1(b)所示。则初始位形下{}与{S}的 刀，安全，无化疗、放疗的毒副作用。但对医生经验要求较高。为