手术执行臂和视觉引导臂的构型设计和优化数据集

本数据集主要面向微创手术机器人机构设计、运动学分析、轨迹规划及数字孪生仿真等研究与工程应用需求建设，来源于微创手术机器人执行器研发过程中的结构设计、实验测量与空间性能分析工作，具有较强的科研参考价值与工程应用意义。
数据集基于标准化CAD平台完成了手术工具与内窥镜系统的高精度三维结构设计，并导出了通用性较强的STP格式模型文件。通过对物理样机运动关节进行实验测量，采集了执行器末端开口开合、远端弯曲及轴向旋转等多自由度运动参数及其运动限位数据。在此基础上，利用Matlab建立基于常曲率圆弧假设的运动学模型，实现了手术执行臂末端位姿的正逆运动学求解与运动解耦分析。同时，结合空间采样与仿真计算，对手术器械在三维空间中的可达范围与有效工作包络进行了定量评估，形成了百万级工作空间点云数据。
为保证数据可靠性，研究过程中采用多人员重复测量、逆运动学校验以及仿真收敛性分析等质量控制方法，对实验结果与理论模型进行了交叉验证，确保数据的一致性与准确性。
数据集16MB共包括4个数据文件：（1）“011-手术执行器末端自由度数据”，数据量1 MB；（2）“012-手术执行臂运动学建模数据”，数据量200 KB；（3）“013-手术器械工作空间仿真数据”，数据量400 KB；（4）“014-手术工具和内窥镜设计模型”，数据量14.5 MB。数据集可为微创手术机器人离线编程、轨迹优化、虚拟手术环境构建及辅助导航系统开发提供标准化数据支撑。