人體腔內(nèi)手術(shù)機(jī)器人擴(kuò)張與操作技術(shù)的研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，人們對(duì)疾病診治手段提出了越來(lái)越高的要求。微創(chuàng)手術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上顛覆了傳統(tǒng)的開(kāi)放式手術(shù)，大大縮短了創(chuàng)口的愈合時(shí)間。在微創(chuàng)手術(shù)基礎(chǔ)上興起的腔內(nèi)手術(shù)機(jī)器人可望拓展微創(chuàng)手術(shù)的應(yīng)用范圍，促進(jìn)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。然而腔內(nèi)手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展才剛剛起步，還存在諸多技術(shù)難點(diǎn)有待解決，真正實(shí)用的腔內(nèi)手術(shù)機(jī)器人并不多。本文將針對(duì)目前腔內(nèi)手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域存在的擴(kuò)張和操作兩大技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行研究。
　　本文根據(jù)手術(shù)需要，設(shè)計(jì)了具有

2、擴(kuò)張和操作功能的人體腔內(nèi)手術(shù)機(jī)器人。其中擴(kuò)張器能夠在進(jìn)入人體器官后，將腔內(nèi)器官撐開(kāi)，以獲得足夠的視野和操作空間;操作器能夠伸入器官內(nèi)部進(jìn)行觀察、取樣、手術(shù)診治。借助solidworks三維設(shè)計(jì)軟件，本文設(shè)計(jì)了組成整個(gè)腔內(nèi)手術(shù)機(jī)器人的擴(kuò)張器、拉緊機(jī)構(gòu)、操作器、套索傳動(dòng)等結(jié)構(gòu)，并制作出了樣機(jī)。其中擴(kuò)張器的撐開(kāi)桿由多單元組合而成，兼具柔性和剛性。拉緊機(jī)構(gòu)采用滑輪機(jī)構(gòu)，只需單一動(dòng)力源就能保證六根繩索的拉力近似相等。操作器采用預(yù)彎曲鈦鎳合金絲驅(qū)動(dòng)

3、內(nèi)窺鏡擺動(dòng)，預(yù)彎曲的彈性管能驅(qū)動(dòng)手術(shù)器械進(jìn)行手術(shù)操作。
　　在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，著重對(duì)擴(kuò)張器和操作器進(jìn)行了建模分析和仿真。在擴(kuò)張器建模過(guò)程中，首先參考相關(guān)文獻(xiàn)建立了套索傳動(dòng)的靜態(tài)模型，確定了套索傳動(dòng)輸入和輸出之間的關(guān)系，然后對(duì)擴(kuò)張器受力后的變形進(jìn)行了分析，得到了不同初始拉力與擴(kuò)張器擴(kuò)張尺寸之間的關(guān)系，接著根據(jù)相關(guān)假設(shè)分析了器官和擴(kuò)張器之間的相互作用，最后利用Matlab對(duì)所建數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真分析。在操作器運(yùn)動(dòng)學(xué)分析過(guò)程中，首