可运动解耦的连续体单孔手术机器人设计与控制

来源：机器人杂志2021年第4期北京时间：

作者：周圆圆, 王振兴, 王重阳, 黎定佳, 张诚, 郭伟, 张忠涛, 刘浩

摘要：提出一种可拓扑解耦的连续体单孔手术机器人，通过设计中间联动连续体段可以实现多段驱动间的解耦，并且机器人的末端姿态仅取决于远端形变段，实现了位姿分离．基于该运动解耦构形，设计了一种基于空间十字交叉曲面盘的连续体骨架结构来实现具有6自由度的多段连续体机器人，建立了机器人的正运动学，并给出了逆运动学的直接求解法．最后进行了机器人驱动解耦与轨迹跟踪控制实验，经过测试，机器人解耦运动的平均角度误差为2.39o，在20 mm/s的速度及无负载条件下轨迹跟踪误差为1.46 mm．实验表明机器人具有较好的驱动空间解耦能力，并能够基于逆运动学直接求解法实现机器人稳定的运动控制．

关键词：连续体机器人, 单孔手术, 运动解耦, 稳定控制