机械工程学报

作者：白明, 张明路, 张赫, 庞淋峻, 赵杰

单位：1. 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 150006;2. 河北工业大学机械工程学院 天津 300401

关键词：RCM机械臂,显微手术机器人,运动学标定,误差补偿,逆运动学；

基金：国家自然科学基金(52175008, 920480301, U1913211, 52175008)、河北省自然科学基金(F2021202016)、省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)(EERI_0Y2021004)和机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) (SKLRS2022KF17)。

为了实现机器人辅助微创手术，带有远程运动中心(Remote central motion, RCM)机构的机械臂被广泛应用于手术机器人系统。操作尤为精细的显微手术对机器人的精准度和安全性提出更高要求。针对眼底显微手术机器人的构型特点，在运动学标定基础上提出一种减小定位误差、RCM约束点偏差和逆运动学求解时间的补偿方法。建立机器人误差模型并辨识几何参数；基于功能和机构特点，建立RCM约束点和末端点的运动学方程和误差补偿模型，采用冗余自由度实时补偿RCM约束点偏差，并以解析解实现RCM约束点偏差和末端位置误差同时补偿的高效逆运动学求解方法；在所搭建的手术机器人平台上进行试验，结果表明，所提出的方法将末端定位误差减小到0.142 6 mm，与迭代法相比RCM约束点偏差减小92.72%，且计算效率提升89.97%，验证了该方法的有效性，对提升显微手术机器人的精准性和安全性具有重要意义。

来源：2022年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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