3-RPS并行机器人在微创脊柱手术中的精度校准与分析

本文主要探讨了在微创脊柱外科手术中，一种基于3-RPS（三个旋转关节的并联平台）的医疗机器人系统，其目的是提供精确的螺丝路径，以支持椎体外固定手术。随着计算机辅助微创手术（CAMIS）的兴起，精确度是这类手术机器人设计中的关键因素。 首先，作者对3-RPS并联机器人系统的精度进行了深入的分析，特别关注了误差来源。通过应用蒙特卡洛方法进行敏感性分析，研究发现，关节链接的长度误差对机器人输出精度的影响显著，其次，静态和移动平台的半径误差也是不容忽视的次要因素。这些发现揭示了在设计优化过程中应重点关注的参数。 为了提升3-RPS并联机器人的精度，本文提出了一种结合CMM（坐标测量仪器）数据的校准方法。逆运动学的校准模型在此基础上建立，采用了单分支校准策略，着重于提高链路长度误差的识别精度。通过实验验证，该方法显示出很高的识别能力，能够有效地减小链路长度误差对机器人输出的影响。 关键词包括并联操纵器、精度分析、蒙特卡洛技术以及校准方法，这些都是本文的核心内容。这项研究不仅提供了对微创脊柱外科手术中并联平台机器人精度问题的理解，还提出了一种有效的校准策略，对于提高手术器械的精确度，保障手术安全性和患者康复具有重要意义。未来的研究可能进一步探索如何减少其他误差源，以实现更高级别的手术自动化和精准医疗。