顯微外科手術(shù)機器人系統(tǒng)主操作手設(shè)計與研究.pdf

1、基于人機工程學(xué)中觸覺和力反饋的相關(guān)知識,針對顯微外科機器人中帶力反饋的主操作手進行了設(shè)計、分析和研究.根據(jù)不同RAMS系統(tǒng)的設(shè)計要求,確定相應(yīng)的主操作手形式,包括笛卡兒坐標式RAMS主操作手和關(guān)節(jié)式RAMS主操作手PHANToM,并進行運動學(xué)分析,得出運動學(xué)正解和雅可比矩陣.建立了笛卡兒坐標式RAMS主操作手的虛擬樣機模型,同時進行了動力學(xué)仿真分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化.對笛卡兒坐標式RAMS主操作手的具體結(jié)構(gòu)進行了詳細的闡述,并對關(guān)節(jié)式RAMS主

2、操作手PHANToM進行了簡單的結(jié)構(gòu)介紹.在笛卡兒坐標式RAMS主操作手實物模型的基礎(chǔ)上,進行相關(guān)實驗,并采用人機工程學(xué)的相關(guān)理論作為標準評價,驗證方案的合理性.對人機工程學(xué)中操作特性和力反饋特性進行分析和研究,包括人體觸覺、人手操作、人體關(guān)于力和運動的控制等,闡述了機器人主操作手的四種主要結(jié)構(gòu)形式,提出了主操作手的一般設(shè)計流程.根據(jù)RAMS系統(tǒng)的要求和功能,決定系統(tǒng)采用的主操作手,包括笛卡兒坐標式RAMS主操作手和關(guān)節(jié)式RAMS主操作

3、手PHANToM.闡述了以旋量理論為基礎(chǔ)的醫(yī)療機器人主操作手運動學(xué)基本理論,運用該理論對兩種顯微外科手術(shù)機器人的主操作手,笛卡兒坐標式RAMS主操作手和PHANToM Desktop,進行相關(guān)運動學(xué)分析,建立了運動學(xué)正解方程和雅可比矩陣.根據(jù)設(shè)計需要,確定笛卡兒坐標式RAMS主操作手的基本結(jié)構(gòu)和原理.以此機構(gòu)為基礎(chǔ),通過仿真軟件ADAMS,建立了虛擬樣機模型,并進行動力學(xué)仿真和結(jié)構(gòu)優(yōu)化.在優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計出笛卡兒坐標式RAMS主操