被動式7-DOF微創(chuàng)腹腔手術(shù)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計及術(shù)前擺位研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代機器人技術(shù)的發(fā)展與醫(yī)療水平的快速進步，手術(shù)機器人正逐漸應(yīng)用于微創(chuàng)外科手術(shù)領(lǐng)域，相對于傳統(tǒng)微創(chuàng)外科手術(shù)，機器人輔助手術(shù)模式大幅度地提高了手術(shù)的執(zhí)行精度與安全性，使患者的痛楚感大大降低同時縮短了恢復(fù)時間。
　　通過深入研究微創(chuàng)外科手術(shù)的工作要求，提出一種由醫(yī)生直接操作機器人末端的微創(chuàng)手術(shù)模式，針對該模式完成了被動式7-DOF微創(chuàng)腹腔手術(shù)機器人和相關(guān)微器械結(jié)構(gòu)設(shè)計。機器人末端安裝平臺具有通用性，可以快速安裝腹腔鏡及手術(shù)鉗等不同手

2、術(shù)器械。以提高手術(shù)精度和節(jié)省人力為目標，提出了單臂腹腔內(nèi)環(huán)境圖像采集系統(tǒng)與3臂組合型手術(shù)協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)兩種應(yīng)用方案。
　　基于7-DOF機械手臂及相關(guān)手術(shù)器械的構(gòu)型特點，建立了機構(gòu)運動學(xué)坐標系，推導(dǎo)運動學(xué)正、逆解模型。使用Matlab分別搭建了運動學(xué)模型和機構(gòu)模型，進行仿真。通過對比仿真結(jié)果中的輸入、輸出誤差，驗證機構(gòu)運動學(xué)正、逆解模型的正確性。將機構(gòu)連桿參數(shù)代入正運動學(xué)模型，完成了機構(gòu)末端不動點和手術(shù)器械末端操作點的工作空間仿真分

3、析。
　　應(yīng)用Ansys對機構(gòu)關(guān)鍵零部件和整體進行有限元仿真分析，根據(jù)結(jié)果對零部件進行優(yōu)化設(shè)計；檢驗機構(gòu)總體靜態(tài)剛度并得出末端位置與理論值的誤差，從而驗證機構(gòu)末端不動點定位精度；對機構(gòu)整體進行模態(tài)分析，結(jié)合振源的振動形式和振動頻率分析機構(gòu)發(fā)生共振的可能性，通過控制振源的振動頻率變化范圍來避免機構(gòu)共振，提高運行精度。
　　根據(jù)機器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)功能需求，研究了一種多臂協(xié)調(diào)工作狀態(tài)下的術(shù)前手臂擺位模式。從避免手臂運動干涉和保