12、单切口腹腔镜手术并行机器人运动学建模与软机器人光学曲率传感器研究

单切口腹腔镜手术并行机器人运动学建模与软机器人光学曲率传感器研究

在现代医疗和机器人技术领域，单切口腹腔镜手术（SILS）并行机器人以及软机器人的研究正蓬勃发展。并行机器人为SILS提供了更精确的手术操作可能，而软机器人因其独特的柔性特点在多个领域展现出巨大潜力。下面将详细介绍并行机器人的运动学建模和软机器人光学曲率传感器的相关内容。

并行机器人的运动学建模

• 机构自由度 ：并行机器人的机构自由度对于其运动能力至关重要。根据相关公式，该机器人的某种机构N = 4，可产生2个移动自由度，而定位机构（模块1）具有3个移动自由度。
• 几何建模
  • 逆几何模型 ：逆几何模型以手术器械的位置（E (XE, YE, ZE)）和方向角（ψ 和 θ）为输入，目的是确定主动关节的坐标（q1 ÷ q9）。具体计算步骤如下：
    1. 计算h1长度，它代表手术器械通过远程运动中心（RCM）插入患者体内的部分，使用公式(h1 = \sqrt{(XE - XB)^2 + (YE - YB)^2 + (ZE - ZB)^2}) 。
    2. 计算C点坐标，使用公式(\begin{cases} XC = XE + h \cdot sin(\psi) \cdot cos(\theta) \ YC = YE + h \cdot sin(\psi) \cdot sin(\theta) \ ZC = ZE + h \cdot cos(\psi) \end{cases}) 。
    3. 计算D点坐标，使用公式(\begin{cases} XD =