Разработка и структурный анализ механизма параллельно-последовательной структуры с четырьмя степенями свободы, обеспечивающего постоянство точки ввода выходного звена

Рабичева Т.С., Бровкина Ю.И.

Московский политехнический университет, Москва

Глазунов В.А.

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук, Москва

Ключевые слова: роботизированная хирургия, механизм параллельно-последовательной структуры, закрытая цепь, постоянство точки ввода выходного звена, структурный анализ механизма, степень свободы.

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы синтеза механизмов с параллельно-последовательной структурой, обеспечивающие постоянство точки ввода выходного звена. Механизмы такой компоновки обладают преимуществами по сравнению с традиционными робототехническими системами по габаритно-массовым и динамическим характеристикам, а также в вопросах управления выходным звеном, и могут применяться в различных областях машиностроения, и в частности в роботизированной хирургии или для обработки деталей сложной формы. В представленной работе выполнен структурный анализ нескольких вариантов конструктивных схем механизмов с параллельно-последовательной структурой, обладающих четырьмя степенями свободы. Показаны структурные особенности каждой схемы, составлены структурные формулы, а также проведен сравнительный анализ синтезированных механизмов, который позволил определить наиболее предпочтительный вариант для проведения малоинвазивных операций в хирургии.

Development and structural analysis of the mechanism of a parallel-sequential structure with four degrees of freedom, ensuring the constancy of the input point of the output link

Rabicheva T.S., Brovkina Yu.I.

Moscow Polytechnic University, Moscow

Glazunov V.A.

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow

Keywords: robotic surgery, mechanism of parallel-sequential structure, closed circuit, constancy of the input point of the output link, structural analysis of the mechanism, degree of freedom.

Abstract. The article considers the issues of synthesis of mechanisms with a parallel-sequential structure that ensure the constancy of the input point of the output link. Mechanisms of such an arrangement have advantages over traditional robotic systems in terms of dimensional, mass and dynamic characteristics, as well as in control of the output link, and can be used in various fields of mechanical engineering, and in particular in robotic surgery or for processing complex shaped parts. In the presented work, a structural analysis of several variants of constructive schemes of mechanisms with a parallel-sequential structure with four degrees of freedom is performed. The structural features of each scheme are shown, structural formulas are compiled, and a comparative analysis of the synthesized mechanisms is carried out, which made it possible to determine the most preferable option for minimally invasive surgery.