改进人工势场的手术机器人位姿规划
郝林佳1
叶灿2
都书鲜
王宇
武博
张楠
1.首都医科大学生物医学工程学院,北京1000692.首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室,北京100069
摘要：运动避障与路径规划是手术机器人自动化手术中重要的技术环节,为机器人手术提供了良好的术中安全性及准确性.本研究针对上述两关键技术,提出改进人工势场的手术机器人位姿规划算法,首先,通过对引力函数进行改进,在不求取运动学逆解的情况下,能够准确驱动机械臂到达指定位姿;接着,利用快速凸包算法将障碍物凸体化,通过Gilbert Johnson Keerthi(GJK)算法计算障碍物与机械臂连杆等效圆柱面之间的最近距离,使避障距离更加准确;然后,通过自适应步长,使机械臂运动更加平稳快速;最后,引入动态引力常数,使机械臂具有逃离局部极小值的能力.实验结果表明,本研究能够让机器人在避障情况下平稳快速到达规划位姿,并在陷入局部极小值时逃逸,为未来医疗机器人在自动化手术方面提供了新思路.
关键词：避障路径规划手术机器人人工势场自适应步长局部极小值
资助基金：国家自然科学基金(61672362)北京市自然科学基金(4172012)
论文发表日期：2022-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1121-1129 )
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