Design and Control of a Motion Decoupling Continuum Robot for Single Port Surgery

提出一种可拓扑解耦的连续体单孔手术机器人, 通过设计中间联动连续体段可以实现多段驱动间的解耦, 并且机器人的末端姿态仅取决于远端形变段, 实现了位姿分离。基于该运动解耦构形, 设计了一种基于空间十字交叉曲面盘的连续体骨架结构来实现具有6自由度的多段连续体机器人, 建立了机器人的正运动学, 并给出了逆运动学的直接求解法。最后进行了机器人驱动解耦与轨迹跟踪控制实验, 经过测试, 机器人解耦运动的平均角度误差为2.39°, 在20 mm/s的速度及无负载条件下轨迹跟踪误差为1.46 mm。实验表明机器人具有较好的驱动空间解耦能力, 并能够基于逆运动学直接求解法实现机器人稳定的运动控制。