机械工程学报

作者：冯美, 李妍, 赵继, 呼咏, 高奎鸿

单位：1. 吉林大学机械与航空航天工程学院 长春 130022;2. 东北大学机械工程与自动化学院 沈阳 110819

关键词：张力变化,丝传动,手术器械,机器人辅助微创手术；

基金：国家自然科学基金（51975241）、吉林省自然科学基金（20180101076JC）、吉林省科技厅重点研发（20200404150YY）和吉林省产业技术研究与开发专项（2019C048-3）资助项目。

机器人辅助微创手术器械一般采用丝传动来实现手术器械大长径比结构下的动力传递，传力过程中钢丝绳的张力传递损失会引起手术器械关节运动误差，因此研究丝传动张力变化是保证手术器械运动精度的前提。根据手术器械结构特点，引入导轮与钢丝绳的半径比及张力倾斜角来表征钢丝绳弯曲刚度，通过对钢丝绳与导轮接触区域与非接触区域的受力分析，得到了钢丝绳的张力比计算公式。试验结果表明，应用所提出的张力比计算公式获得的张力值与传感器直接测得的张力值比较吻合。此外，应用张力比计算公式分析了包角、摩擦因数、半径比、张力倾斜角等结构参数对钢丝绳张力变化的影响。该研究工作可为手术器械的精确运动控制及结构设计提供理论指导。

来源：2021年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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