Un método de planificación preoperatoria asistida por computadora para el robot ortopédico paralelo
Autores: Li, Jian; Cui, Rui; Su, Peng; Ma, Lifang; Sun, Hao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método de planificación preoperatoria asistida por computadora para el robot ortopédico paralelo
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Planificación de trayectorias
Robots ortopédicos
Algoritmo RRT*
Curva B-spline
Precisión de control
Flexibilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La planificación de trayectorias es la premisa del control de robots ortopédicos, que está directamente relacionada con la seguridad del cuerpo humano. Sin embargo, hasta la fecha, la trayectoria de los robots ortopédicos se ha limitado a líneas y curvas spline. Esto limita la flexibilidad del robot y conduce a un rendimiento insatisfactorio. En este documento, se propone un método de planificación de trayectorias basado en RRT* mejorado y curvas B-spline con el fin de mejorar la precisión y flexibilidad del control. Primero, combinado con las deficiencias de los métodos actuales de planificación de trayectorias y el análisis de la tarea de acoplamiento óseo, se ilustran las características de la trayectoria para el robot ortopédico y se describe el problema. En segundo lugar, se propone una estrategia de muestreo y una estrategia de extensión para resolver el problema óptimo del algoritmo RRT*. Mientras tanto, se selecciona la curva B-spline para el suavizado del camino. En tercer lugar, basado en nuestro robot ortopédico, se introduce brevemente el análisis cinemático y se utiliza un polinomio hipotonico para ajustar las variables articulares. Finalmente, se completa un estudio comparativo del RRT* mejorado, RRT* y otros algoritmos, y se verifica la viabilidad de la trayectoria del robot mediante simulación de algoritmos y simulación de plataformas. En comparación con RRT*, el RRT* mejorado muestra un camino más corto y una alta utilización de nodos, lo que reduce aproximadamente 1 mm en la longitud promedio del camino y aumenta alrededor de la mitad en la utilización promedio de nodos. Mientras tanto, los resultados del ajuste son aceptados, y los resultados de la simulación de algoritmos y la simulación de plataformas mostraron buena consistencia y viabilidad. Este estudio reveló que el RRT* mejorado era superior al RRT*, y el método propuesto podría utilizarse para la planificación de trayectorias de robots ortopédicos paralelos, lo que tiene cierta importancia para la corrección de fracturas óseas y deformidades.
Descripción
La planificación de trayectorias es la premisa del control de robots ortopédicos, que está directamente relacionada con la seguridad del cuerpo humano. Sin embargo, hasta la fecha, la trayectoria de los robots ortopédicos se ha limitado a líneas y curvas spline. Esto limita la flexibilidad del robot y conduce a un rendimiento insatisfactorio. En este documento, se propone un método de planificación de trayectorias basado en RRT* mejorado y curvas B-spline con el fin de mejorar la precisión y flexibilidad del control. Primero, combinado con las deficiencias de los métodos actuales de planificación de trayectorias y el análisis de la tarea de acoplamiento óseo, se ilustran las características de la trayectoria para el robot ortopédico y se describe el problema. En segundo lugar, se propone una estrategia de muestreo y una estrategia de extensión para resolver el problema óptimo del algoritmo RRT*. Mientras tanto, se selecciona la curva B-spline para el suavizado del camino. En tercer lugar, basado en nuestro robot ortopédico, se introduce brevemente el análisis cinemático y se utiliza un polinomio hipotonico para ajustar las variables articulares. Finalmente, se completa un estudio comparativo del RRT* mejorado, RRT* y otros algoritmos, y se verifica la viabilidad de la trayectoria del robot mediante simulación de algoritmos y simulación de plataformas. En comparación con RRT*, el RRT* mejorado muestra un camino más corto y una alta utilización de nodos, lo que reduce aproximadamente 1 mm en la longitud promedio del camino y aumenta alrededor de la mitad en la utilización promedio de nodos. Mientras tanto, los resultados del ajuste son aceptados, y los resultados de la simulación de algoritmos y la simulación de plataformas mostraron buena consistencia y viabilidad. Este estudio reveló que el RRT* mejorado era superior al RRT*, y el método propuesto podría utilizarse para la planificación de trayectorias de robots ortopédicos paralelos, lo que tiene cierta importancia para la corrección de fracturas óseas y deformidades.