面向皮肤大面积损伤修复的原位打印系统工作空间分析

作     者：朱慧轩 崔广泽 李炳南 郭凯 王蔚 李松 ZHU Huixuan;CUI Guangze;LI Bingnan;GUO Kai;WANG Wei;LI Song

作者机构：沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52205319) 中国科学院青年创新促进会项目(2021200) 

出 版 物：《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)

年 卷 期：2024年第31卷第4期

页      码：529-537页

摘      要：皮肤大面积损伤修复一直是临床上亟待解决的难题。目前,常用的修复方法主要为自体皮肤移植和伤口敷料治疗,但这些方法不能同时满足皮肤大面积修复和定制化治疗的需求。原位皮肤打印技术为皮肤大面积损伤修复提供了新思路,但现有的生物打印设备打印范围小且打印精度低,无法实现皮肤大面积组织的随形打印。为解决上述问题,提出了一种由Stewart并联机器人、直线模组机构、打印头和三维扫描仪等组成的原位皮肤打印系统。其中,Stewart并联机器人的重复定位精度高且累积误差小,其作为打印驱动装置可实现高精度的皮肤原位打印;Stewart并联机器人具有6个自由度,可在三维空间中实时调整打印角度,使得生物墨水能够沿皮肤曲面完整地覆盖在皮肤损伤处,有利于伤口修复。为分析所设计原位皮肤打印系统的可行性,通过数值法计算并联机器人的工作空间,得到了原位皮肤打印系统的工作范围,并通过打印实验进行了验证。实验结果表明,并联机器人可按照指定路径运行,打印头在打印过程中可稳定喷射生物墨水;原位皮肤打印系统的工作范围与并联机器人的工作空间基本吻合,可满足皮肤大面积损伤修复的需求。研究结果为后续的皮肤大面积修复动物实验奠定了理论基础。

主 题 词：皮肤大面积损伤修复 原位皮肤打印技术 并联机器人 工作空间 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3785/j.issn.1006-754X.2024.03.202

馆 藏 号：203138001...