血管介入手術(shù)遙操作技術(shù)及實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)由于血管方面疾病的流行，血管介入手術(shù)變得越來(lái)越普遍。介入手術(shù)需要醫(yī)務(wù)人員長(zhǎng)期暴露于X射線下，而X射線對(duì)醫(yī)務(wù)人員的傷害極大，因此必須開(kāi)發(fā)一種遙操作介入手術(shù)機(jī)器人代替醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行手術(shù)，使醫(yī)務(wù)人員得以免于X射線的輻射。
　　本文首先依據(jù)醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行手術(shù)的流程情況進(jìn)行了整體方案的設(shè)計(jì)。整個(gè)血管介入手術(shù)機(jī)器人采用了基于主從控制的遙操作形式。主端為控制端，由醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行操控。從端為執(zhí)行端，主要負(fù)責(zé)執(zhí)行主端發(fā)送的命令以及返回相應(yīng)的控制信息

2、。為了模擬醫(yī)務(wù)人員的手術(shù)動(dòng)作，提出了基于四夾持機(jī)械手的機(jī)械設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的導(dǎo)向移動(dòng)裝置。同時(shí)對(duì)器具艙模塊，主端控制模塊進(jìn)行了原理性設(shè)計(jì)。根據(jù)提出的機(jī)械原理方案設(shè)計(jì)了血管介入手術(shù)機(jī)器人的控制系統(tǒng)方案，通過(guò)比較幾種常見(jiàn)的總線控制方式提出了基于CAN總線的控制方案。
　　然后著重介紹了血管介入手術(shù)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面詳細(xì)介紹了主端操作平臺(tái)和從端的夾持機(jī)械手模塊，導(dǎo)向移動(dòng)模塊，器具艙模塊的設(shè)計(jì)。從端機(jī)

3、械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了擬人化的設(shè)計(jì)，較好的模擬了醫(yī)務(wù)人員的手術(shù)過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)則包括整體硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)采用了基于CAN總線的分布式設(shè)計(jì)方案。通過(guò)比較幾種工業(yè)上常用的控制系統(tǒng)方案，選取了基于STM32處理器的多站點(diǎn)通訊系統(tǒng)，依據(jù)該控制系統(tǒng)模型詳細(xì)介紹了供電模塊，CAN總線通信電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及傳感器模塊的設(shè)計(jì)?？刂栖浖O(shè)計(jì)則包括了基于脈沖序列的步進(jìn)電機(jī)控制，無(wú)刷直流電機(jī)的控制以及 CAN總線通信協(xié)議的編寫。其中無(wú)刷直流電機(jī)

4、主要通過(guò)PID進(jìn)行控制，并詳細(xì)介紹了常用的PID控制系統(tǒng)模型?；贑AN總線的通信協(xié)議則使用了CAN總線的擴(kuò)展幀協(xié)議。
　　最后對(duì)整個(gè)血管介入機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)夾持機(jī)械手性能測(cè)試，導(dǎo)管導(dǎo)絲操縱實(shí)驗(yàn)，整體流程驗(yàn)證等試驗(yàn)對(duì)介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了較為全面的測(cè)試，為后續(xù)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　相較于傳統(tǒng)的血管介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，本次研究的血管介入手術(shù)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)不僅更加復(fù)雜的手術(shù)動(dòng)作，而且極大程度的模擬了醫(yī)