喉部手術(shù)機器人從操作手設(shè)計與仿真分析.pdf

1、本文對應(yīng)用于喉部微創(chuàng)手術(shù)的手術(shù)機器人系統(tǒng)的從操作手部分進(jìn)行了研究與開發(fā)。喉部微創(chuàng)手術(shù)是醫(yī)生需要通過工具深入病人喉部深處完成的手術(shù)，受到手術(shù)空間的限制，該類手術(shù)只適用簡單手術(shù)。在喉部微創(chuàng)手術(shù)機器人幫助下，醫(yī)生可以在狹小的喉部空間內(nèi)完成災(zāi)持、切除、縫合和打結(jié)等復(fù)雜手術(shù)操作。喉部微創(chuàng)手術(shù)機器人的出現(xiàn)擴(kuò)大了手術(shù)適應(yīng)癥，減輕醫(yī)生的疲勞，消除醫(yī)生操作手的顫抖，提高喉部手術(shù)質(zhì)量，以及縮短康復(fù)周期。 首先，針對喉部手術(shù)的任務(wù)要求、手術(shù)的基本操作

2、以及操作空間，我們科學(xué)地進(jìn)行統(tǒng)計分析。同時分析國內(nèi)外已有的同類型機器人系統(tǒng)，對手術(shù)機器人從操作手進(jìn)行概念設(shè)計，在此基礎(chǔ)上，提出整個喉部手術(shù)機器人從操作手的整體構(gòu)型，并將其具體分為三部分，然后對各部分進(jìn)行機構(gòu)設(shè)計； 然后，對喉部手術(shù)機器人從操作手的各部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，根據(jù)各部分所確定的機構(gòu)，落實其實現(xiàn)方式。在末端工具設(shè)計過程中，重點對從操作手手術(shù)工具的自由度和工作范圍進(jìn)行分析，并運用ADAMS軟件對快換機構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在主動支架設(shè)計

3、過程中，巧妙地采用了四連桿機構(gòu)簡化了整體結(jié)構(gòu)。設(shè)計被動支架時，在滿足手術(shù)要求的前提下，考慮人機工程學(xué)，設(shè)計出由兩個鎖緊機構(gòu)控制的具有6自由度的被動支架。并建立從操作手的整體虛擬樣機； 最后，運用ADAMS軟件對喉部手術(shù)機器人從操作手主動支架進(jìn)行了運動學(xué)和動力學(xué)仿真分析。通過分析，我們得出主動支架各關(guān)節(jié)之間沒有任何干涉，且各關(guān)節(jié)行程都在設(shè)計范圍內(nèi)。由仿真結(jié)果，我們確定了主動支架各關(guān)節(jié)的驅(qū)動電機。同時我們對從操作手的運動關(guān)節(jié)建立了虛