连续体单孔手术机器人的建模与优化分析

来源：机器人杂志2020年第3期北京时间：

作者：周圆圆, 李建华, 郭明全, 王志东, 刘浩

摘要：提出了一种新构型的6自由度连续体单孔手术机器人．其形变骨架采用超弹性材料一体化成型加工，具有一系列十字交叉镂空结构的弹性铰链．建立了机器人的运动学模型，分析了机器人的可达工作空间，提出一种手术作业空间的优化搜索方法，获得了作业空间中关键位置的操作灵活性．进而以操作灵活性为目标，以关节形变能力为约束，优化分析连续体机构形变骨架的几何参数，形成提升连续体单孔手术机器人操作灵活性的参数优化方法．最后进行连续体机器人的运动控制实验，经过测试，机器人的末端位置误差为2.23 mm，角度误差为2.06°，验证了模型的准确性．

关键词：连续体机器人, 单孔手术, 常曲率建模, 操作灵活性, 结构优化