经颅磁六轴机械臂运动学分析与路径规划

简介

目前,经颅磁治疗仪治疗方式主要以人工为主,时间强度大、成本高,严重制约着国内经颅磁产业的发展。为此,根据GB 2428—1998《成年人头面部尺寸》,设计一款智能经颅磁六轴机械臂,可以代替人工手持工作,特点是工作强度高、治疗时间安排灵活。机械臂整体建模采用SolidWorks三维软件,依据改进的D-H参数法,结合MATLAB软件中Robotics Toolbox工具箱,建立机械臂的运动学模型,推导机械臂正、逆运动学方程并求解。以此经颅磁六轴机械臂为研究对象,搭建半仿真试验平台对其进行蒙特卡罗法工作空间仿真和路径轨迹规划仿真。应用双向RRT算法产生无碰撞路径点,对生成的3段治疗轨迹运用多项式插值函数进行拟合。最后输出整个路径轨迹及各关节的角位移、角速度、角加速度等相关运动参数随时间变化的曲线。分析所得结果可知,该六轴机械臂可以满足经颅磁治疗仪高精度、高效灵活、平稳工作的要求。