针对狭窄工作空间,微创手术机器人受限于机械手末端执行器灵活度不足,导致医生无法有效进行手术操作的问题。本论文提出一种新型变曲率柔性关节微创手术机械手,通过刚柔体同轴嵌联结构,控制外层柔性关节机加工弹簧和内层刚性基杆的耦合长度,实现机械手前端连续变曲率万向弯曲运动。论文阐述了机械手柔性关节设计、动力传递实现方法及使用ANSYS软件完成重要部件仿真分析;构建运动控制模型,并利用MATLAB软件得到末端执行器的工作空间;实验验证微创手术机械手柔性关节变曲率弯曲运动。结果表明狭窄空间下,微创手术机械手实现了连续、有规律的变曲率万向弯曲运动。

针对一种新型浆料挤出系统的精确控制要求,根据该挤出系统工作过程中不同的运动状态,对系统各部件之间的相对运动关系进行分析。构建步进电动机与挤出杆运动学关系模型θ-s模型,v一ω模型。依据θ-s模型,利用Matlab软件求出挤出杆部件运动轨迹与工作空间,并分析其运动特性以确定挤出杆运动稳定性的影响因素。根据所建立的挤出杆运动学模型——”一山模型,结合流体连续性方程,构建系统运动控制模型,为挤出系统控制方法的研究提供理论依据。最后根据样机实验对该控制模型的可行性与有效性进行分析,结果表明实际输出质量相对于理论数据小0.1~0.15g,但线性变化情况较好,稳定性最佳情况抖动量不超过0.05g。这为后期运动控制算法的引入提供理论参考。