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颞骨手术虚拟触感装置设计及其运动学分析*

作者:赵苗苗,桑宏强,李戊星,等 日期:2019-10-22/span> 浏览:1300 查看PDF文档

颞骨手术虚拟触感装置设计及其运动学分析*
赵苗苗1,桑宏强1,2*,李戊星1,王婧宇1
(1.天津工业大学 机械工程学院 天津 300387;2.天津市现代机电装备技术重点实验室 天津 300387)


摘要:针对现有颞骨手术术前培训手段存在的问题,设计了一种具有结构简单、位姿解耦、自重平衡特点的5自由度力反馈触感装置。其采用水平放置的平行四边形结构,使得前后和左右两个位置自由度均满足重力平衡;对于后3个姿态自由度,采用驱动电机补偿的方式实现了完全重力补偿,进而实现了整个触感装置完全重力平衡;在触感装置结构设计的基础上对触感装置开展了工作空间分析,针对触感装置的运动学模型问题,基于旋量法建立了触感装置的正逆运动学模型;利用该模型,通过推导其末端雅可比矩阵,建立了速度模型;最后,通过Matlab对机构的条件数进行了分析计算,对机构灵活性进行了评价。研究结果表明:所设计的机构满足工作空间需求,其灵活性较好、精度较高,验证了触感装置机构设计的合理性。
关键词:颞骨;触感装置;自重平衡;工作空间;运动学;灵活性

中图分类号:TH122;TH113.22;TH77;TP242                        文献标识码:A                     文章编号:1001-4551(2019)10-1050-05




本文引用格式:
赵苗苗,桑宏强,李戊星,等.颞骨手术虚拟触感装置设计及其运动学分析[J].机电工程,2019,36(10):1050-1054.
ZHAO Miaomiao, SANG Hongqiang, LI Wuxing, et al. Design and kinematic analysis of virtual haptic device for temporal bone surgery[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2019,36(10):1050-1054.
《机电工程》杂志:http://www.meem.com.cn





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