胸外科輔助醫(yī)療機(jī)械手的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、近年來，各種醫(yī)療器械得到了飛速發(fā)展，康復(fù)機(jī)器人，手術(shù)輔助機(jī)器人，接骨機(jī)器人等相繼出現(xiàn)。而隨著人們生活水平的提高，以及對機(jī)器人的深入了解，人們也愿意使用機(jī)器人來為自己服務(wù)。比如買個(gè)掃地機(jī)器人來當(dāng)家庭保姆，去醫(yī)院找個(gè)接骨機(jī)器人為自己接骨，甚至可能讓機(jī)器人為自己做手術(shù)，因?yàn)樵谟械臅r(shí)候，機(jī)器人可能比人做得更好。
　　本課題中的胸外科手術(shù)主要是針對肺癌、食管癌等腫瘤開展治療。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球每年大約有120萬人被診斷患有肺癌，而我國每

2、年則高達(dá)21萬人，與此同時(shí)我國也是世界上食管癌高發(fā)地區(qū)之一。傳統(tǒng)手術(shù)中，醫(yī)生需要多名助手撐開切口、撥開內(nèi)部臟器，一般的胸外科手術(shù)時(shí)間較長，所以手術(shù)人員極易疲勞，從而造成切口撐開不到位，不能很好隔離內(nèi)部臟器與病灶，影響了醫(yī)生的手術(shù)視野和操作。而本文的機(jī)械臂就是為解決這一問題而開發(fā)研制的。
　　本文的主要研究內(nèi)容有：分析了機(jī)械臂的工作空間及自由度，確定了傳動(dòng)方案，對機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括各轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)以及連接部件，并參考第一

3、代機(jī)械臂，避免第一代機(jī)械臂中的一些問題。為了提高機(jī)械臂的安全性以及操作的舒適性，還為本機(jī)械臂設(shè)計(jì)了兩套自平衡系統(tǒng)；在第四章里，為機(jī)械臂設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)，包括控制方案的選擇以及軟、硬件的設(shè)計(jì)；硬件設(shè)計(jì)包括電流監(jiān)測模塊、制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊；系統(tǒng)的控制軟件，直接采用copley驅(qū)動(dòng)器自帶的圖形化控制程序，為了提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及快速響應(yīng)性，并對系統(tǒng)采用了簡單可靠的P/PI控制；最后，對樣機(jī)進(jìn)行了簡單的測試試驗(yàn)，包括實(shí)際工作空間以及末