用于超声扫描的 Cable-Driven Coaxial Spherical Parallel Mechanism 的参数化设计
机器人学
2026-03-25 v2 经典物理
摘要
触觉接口在医学遥操作中发挥着关键作用，通过实现对远程环境的真实力和运动反馈，使外科医生能够进行交互。实现此类系统的高保真度需要在工作空间、灵活性、刚性、惯性和带宽之间进行权衡，特别是在需要纯旋转运动的应用中。本文提出了一种设计方法和运动学分析，开发了一种用于解决这些挑战的 Cable-Driven Coaxial Spherical Parallel Mechanism (CDC-SPM)，以满足医学应用中的任务特定要求。该方法特别关注机械设计和参数化合成，以满足医学应用中的特定需求。该设计使中心旋转点可 relocated 到对应于工具组织相互作用的外部点，同时确保适当的工作空间覆盖和碰撞规避。该 cable-driven interface 设计允许减少机器人机臂末端执行器处的质量，从而最小化惯性负载，增强刚性，并提高动态响应性。通过并行和 coaxial actuation，机制实现了解耦的旋转自由度，具有各向同性的力和扭矩传递。开发了一个原型机，用于验证所提出机制的机械可行性和运动学行为。这些结果表明，所提出的机制设计适用于未来集成到医学触觉接口中，如超声成像等应用。
引用
@article{arxiv.2512.06995,
title = {Parametric Design of a Cable-Driven Coaxial Spherical Parallel Mechanism for Ultrasound Scans},
author = {Maryam Seraj and Mohammad Hossein Kamrava and Carlo Tiseo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.06995},
year = {2026}
}