Análisis de Fuerza Estática de un Robot de 3-DOF para Fresado de Lámina Vertebral Espinal
Autores: Li, Shaodong; Gao, Peiyuan; Yu, Hongjian; Chen, Mingqi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis de Fuerza Estática de un Robot de 3-DOF para Fresado de Lámina Vertebral Espinal
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Realizar
Cirugía de laminectomía espinal asistida por robot
Robot de translación espacial de 3 grados de libertad
Modelo cinemático
Colaboración humano-robot
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Para realizar una cirugía de laminectomía espinal asistida por robot y satisfacer las necesidades clínicas del espacio de trabajo del robot, incluida la precisión en la colaboración humano-robot, se propone un robot de translación espacial asimétrico de 3 DOF, que puede realizar laminectomía espinal en una postura fija. Primero, se estableció el sistema de tornillo de restricción del robot basado en la teoría del tornillo, y se derivó el grado de libertad para verificar la capacidad de translación espacial del robot. Luego, se estableció un modelo cinemático del robot y se derivó un modelo de fuerza estática del robot basado en el modelo cinemático. Se obtuvo la relación matemática entre la fuerza externa y la fuerza/torque de las articulaciones, considerando la calidad de todos los enlaces en el modelo. Finalmente, modelamos el robot e importamos el modelo a ADAMS para obtener los resultados de simulación de fuerza estática del modelo 3D. El error de fuerza fue aproximadamente 0.001 N y el error de torque fue aproximadamente 0.0001 Nm en comparación con los resultados de simulación del modelo matemático, lo que representa el 1% de la fuerza/torque de las articulaciones, lo cual es aceptable. El resultado también mostró la corrección de los modelos matemáticos y proporciona una base teórica para el control de movimiento y la colaboración humano-robot.
Descripción
Para realizar una cirugía de laminectomía espinal asistida por robot y satisfacer las necesidades clínicas del espacio de trabajo del robot, incluida la precisión en la colaboración humano-robot, se propone un robot de translación espacial asimétrico de 3 DOF, que puede realizar laminectomía espinal en una postura fija. Primero, se estableció el sistema de tornillo de restricción del robot basado en la teoría del tornillo, y se derivó el grado de libertad para verificar la capacidad de translación espacial del robot. Luego, se estableció un modelo cinemático del robot y se derivó un modelo de fuerza estática del robot basado en el modelo cinemático. Se obtuvo la relación matemática entre la fuerza externa y la fuerza/torque de las articulaciones, considerando la calidad de todos los enlaces en el modelo. Finalmente, modelamos el robot e importamos el modelo a ADAMS para obtener los resultados de simulación de fuerza estática del modelo 3D. El error de fuerza fue aproximadamente 0.001 N y el error de torque fue aproximadamente 0.0001 Nm en comparación con los resultados de simulación del modelo matemático, lo que representa el 1% de la fuerza/torque de las articulaciones, lo cual es aceptable. El resultado también mostró la corrección de los modelos matemáticos y proporciona una base teórica para el control de movimiento y la colaboración humano-robot.