多自由度机械臂系统的虚拟样机开发

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多自由度机械臂系统的虚拟样机开发
摘 要 本文结合典型产品，利用计算机仿真手段和虚拟样机技术，基于 ADAMS/MatLab 对多自由度
机械臂系统的碰撞干涉问题进行分析、预测，确定 PLC 进行运动控制的算法，从工程实现的角度解决了
某医疗装备的运动干涉和运动平稳性问题。
关键词 碰撞干涉；自由度；函数拟合；PLC

ABSTRACT This paper presents the PLC motion control of multi-freedom mechanisms， based on virtual
prototyping technology. It is used in the collision protection of typical medical equipment， and a feasible solution
and a corresponding work flow for collision protection is given out. The ADAMS and MatLab are integrated and
used to perform the simulation of multi -freedom mechanisms and control system. As a result， the movement
collision between components of the medical equipment has been avoided and movement stability has been
ensured.
KEY WORDS Collision/Interference， DOF， Data Fit， PLC
1. 研究对象简介
C形臂系统是广泛应用于医用X射线血管造影系统的特殊机械臂系统。C形臂造影系
统因其主要运动部件的外形而得名，其特点是有-个可以进行3自由度旋转的C形臂。其
主要特点是臂型较大，运动自由度多且各自
由度运动随机性大。图 1 是本文的研究对象
-心血管旋转造影系统的三维模型。
心血管介入治疗系统的基本工作原理
是：通过C臂绕水平横轴、水平纵轴和竖直
轴的旋转，以及天轨直线方向的运动，把 X
射线发生装置和影像增强器迅速准确地定位
到病灶部位，完成心血管介入诊断和治疗。
C臂机构的运动由PLC 通过程序集中控制，
PLC 的输出控制相应的变频器，再由变频器
驱动相应的交流电机，交流电机再通过相应
的机构比如带轮、 齿轮等驱动C臂、 导管床、
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导轨和滑车
L 臂和臂托
C 臂
增强器
发射器
导管床
图 1 研究对象三维示例模型