具有力覺臨場感的手術(shù)機(jī)器人主手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、使用主從式微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人輔助完成微創(chuàng)外科手術(shù)已經(jīng)獲得愈加廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，不僅將醫(yī)生從傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)中解放出來，而且縮小了病患創(chuàng)傷以及縮短了術(shù)后恢復(fù)時(shí)間，達(dá)到醫(yī)患雙贏的目的。主操作手是主從式微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的重要組成部分，是人機(jī)交互的載體，其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響整個(gè)微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)性能的發(fā)揮。本文在天津市自然基金項(xiàng)目的資助下，對主操作手進(jìn)行了詳細(xì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析以及仿真驗(yàn)證。
　　首先，提出設(shè)計(jì)要求，基

2、于設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了主操作手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確立主操作手為主從異構(gòu)6+1自由度串聯(lián)構(gòu)型。主操作手由底座機(jī)架、大臂、小臂、姿態(tài)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)五部分組成，底座的旋轉(zhuǎn)、小臂的俯仰以及一個(gè)姿態(tài)自由度通過鋼絲傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞位于遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)處的電動(dòng)機(jī)的輸出力進(jìn)行牽引，設(shè)計(jì)了可行預(yù)緊機(jī)構(gòu)，合理預(yù)緊力下無回差，使電機(jī)輸出力的傳遞更精確平穩(wěn);根據(jù)設(shè)計(jì)要求對大臂、小臂進(jìn)行了配重分析，結(jié)合配重完成了電機(jī)選型，并對主要承重件進(jìn)行了有限元分析。
　　其次，本文采用一

3、種剛?cè)峤Y(jié)合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，即在主動(dòng)輪行程轉(zhuǎn)角不大情況下，把柔性鋼絲非行程段以剛性結(jié)構(gòu)替代。計(jì)算出了剛?cè)峤Y(jié)合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)剛度公式，理論推導(dǎo)出了傳動(dòng)誤差公式、傳動(dòng)系統(tǒng)橫、縱向振動(dòng)固有頻率公式，并對傳動(dòng)剛度與傳動(dòng)誤差、傳動(dòng)系統(tǒng)橫、縱向振動(dòng)固有頻率的關(guān)系進(jìn)行了參數(shù)化分析。通過進(jìn)行ADAMS仿真和構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行試驗(yàn)，利用對比方法，得出剛?cè)峤Y(jié)合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)效率高于柔性鋼絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié)論。
　　最后，本文采用D-H法完成了主操作手運(yùn)動(dòng)學(xué)坐標(biāo)系的建立，