LabVIEW与SolidWorks协同的微创手术机器人运动仿真系统

本文档探讨了"基于LabVIEW和SolidWorks的微创手术机器人运动仿真"这一主题，由朱峰、刁燕和吴应东三位作者共同完成，他们来自四川大学制造科学与工程学院。论文发表于2012年，背景是随着医疗技术的进步，手术机器人成为了医学研究的重要领域，特别是因其状态稳定和定位精确的特点。手术机器人通常采用混联机器人结构，以满足高精度的需求，这需要复杂的运动学分析。 文章首先强调了Matlab虽然可以进行运动学理论分析和数据计算，但由于其不直观性和验证过程繁琐，因此选择SolidWorks进行机器人建模，作为后续运动仿真的基础。SolidWorksMotion虽然功能强大，但需要一个直观的前界面来进行运动规划和控制设计。为了解决这个问题，作者提及了一种名为SoftMotion的模块，它与SolidWorksMotion无缝集成，提供了丰富的运动规划函数，并结合LabVIEW的强大前端功能，为机器人轨迹规划和控制设计提供了用户友好的界面。 论文的核心内容转向了机器人结构分析，特别是7+1个冗余运动自由度的设计，其中第5关节采用并联机构提供额外的自由度，用于手术工具杆姿态的调整。作者利用几何法获取机器人的逆解，这种方法不仅适用于静态分析，还可以支持实时控制。在文中，作者定义了一些简化的符号，如Sij、cij和Si，用于简化运动学表达式。 摘要总结了研究的目的，即通过结合LabVIEW和SolidWorks的优势，开发一种直观的运动仿真工具，以便更好地设计和验证微创手术机器人的运动控制策略，从而提高手术的精准度和安全性。此外，这项工作还为后续的机电一体化仿真奠定了基础，表明了作者们对于手术机器人技术的深入理解和创新应用。