9、新型两肢3R1T电缆驱动并联机器人的设计、分析与原型制作

新型两肢3R1T电缆驱动并联机器人的设计、分析与原型制作

1. 坐标系与末端执行器框架

在机器人的设计中，坐标系的定义十分关键。从点O出发，x轴沿着相应的关节轴向外，y轴位于由点O和各自连杆的两个相邻关节轴所形成的平面内。例如，在框架A2中，xA2轴与向量$\overrightarrow{OA2}$重合，该向量沿着关节A2的轴向外，yA2轴位于OA2B2平面内。此外，框架C1和C2是重合的。末端执行器框架E是通过将框架C2绕zC2轴旋转角度RC2，并沿zC1轴平移距离PC1得到的。这里，RC2表示从yC2轴到yE轴的角度，PC1表示C1E的距离。

2. 详细设计

• 工具夹设计
  • 如图3(a)所示，手术工具夹将丝杠与滑架机构以及沿器械的花键轴集成在一个外壳内，两者均由电缆远程驱动。
  • 1R1T配置通过旋转的丝杠实现手术器械的平移，丝杠将运动传递给可在滑架螺母中自由平移的花键轴。
  • 当花键轴滑轮旋转时，手术工具也会随之旋转。
  • 该设计的一个显著优点是平移和旋转输入滑轮在手术工具前方平行布置，并且可以调整丝杠和花键轴之间的距离，以最小化潜在的电缆干扰。
  • 贯穿外壳和连杆B2C2的花键轴滑轮保持关节C2与花键轴的同心度，这对于最小化作用在花键轴上的潜在弯曲力至关重要，有助于优化结合和连贯性。
  • 此外，安装在外壳内部的额外卡簧可减少连杆B2C2与外壳之间的过度接触。
• 连杆关节和关节中心滑轮设计