二自由度球关节电机转角与球关节角映射研究.pdfVIP

第 10期 机械 设计 与制造 2013年 10月 Machinery Design Manufacture 二 自由度球关节电机转角与球关节角映射研究 钟 悦，刁 燕，罗 华，吴建顺 (四川大学 制造科学与工程学院，四川 成都 610065) 摘 要：球关节广泛用于微创手术机器人。针对一种运动灵活、加工方便、控制简单的二 自由度球关节，研究其电机转 角与真实球关节的转角之间的映射关系。利用建立数学模型、编程计算等方法，求解出每一时刻真实球关节的转角所 对应的二 自由度球关节电机转角。并建立三维模型，将两个球关节的转角值和三维模型导入Adams中进行仿真，得出 两球关节末端点的运动轨迹数据，然后采用Matlab对运动轨迹数据进行偏差分析 ，从而论证 了映射关系的正确性，为 实际运动控制提供数据支持。 关键词：二 自由度；球关节；映射 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2013)10—0001—03 StudyontheMappingofJointAnglesBetweenTwoDegree-of-Freedom SphericalJointandNormalSphericalJoint ZHONGYue，DIAOYan，LUOHua，WUJian—shun (SchoolofManufacturingScienceandEngineering，SichuanUniversity，SichuanChengdu610065，China) Abstract：sphericaljointiswidelyusedinminimallyinvasivesurgeryrobot．specifictoakindoftwodegree— 母eedom sphericaljoint，whichisflexibletorotate，convenienttoproduceandeasytocontrol，themappingofjointnaglesbetweenthe norm~sphericaljointnadthistwodegree edomsphericaljointWasstudied．Thecorrespondingjointnaglesfromnormal sphericaljointtothetwodegree 知edomsphercialjointweresolvedbybuildingmathematcialstructureandprorgamming calculation．SimulationforthetracksoftwosphericaljointsWascarriedoutwithAdamssoftware， erbuilding3Dmodels thennaalysisforthedeviationoftwotracksWas carriedoutwithMatlabSoftwt／／e，whichcorrectnessofthempapingsi demonstratedandactual-motoin-controldatasiprovided． KeyWords：TwoDegree--of-Freedom；SphericalJoint；Mapping 1引言 动，从而完成和真实球关节相同的运动，控制方便。对真实球关节 的控制，是依靠控制其转角来实现的。为了将对真实球关节转角 微创手术机器人作为一种辅助工具来拓展医生的手术能 的控制，转化成对该二 自由度球关节两个电机的控制 ，因此要研 力 ，能够有效的提高手术精度、减小手术风险、减轻医生的工作强 究两个电机的转角与真实球关节转角的