微创手术机器人力反馈主手重力补偿研究

作     者：王涛 潘博 付宜利 王树国 WANG Tao;PAN Bo;FU Yili;WANG Shuguo

作者机构：哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2020年第42卷第5期

页      面：525-533页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(61305139) 国家863计划(2012AA041601) 

主　　题：力反馈主手 重力补偿 虚位移原理 Adams仿真 主动补偿 

摘      要：针对医生操作微创手术机器人力反馈主手进行主从微创手术时力反馈主手各杆件重力阻碍操作性能的问题,基于虚位移原理对力反馈主手各关节的重力矩进行推导,并采用Adams仿真软件对其进行验证.该方法适用于开链和闭链结构的机器人臂,与传统的牛顿-欧拉法和拉格朗日法相比,它不需考虑速度、加速度,且简单有效.然后采用电机驱动的方式对力反馈主手的各连杆重力进行补偿,实现了重力的完全补偿.实验结果表明,基于虚位移原理的主动重力补偿能够达到较好的补偿效果,将未补偿前的重力矩作用减小了60%以上,提高了力反馈主手的操作性能.