單孔腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的控制與實(shí)現(xiàn).pdf

1、單孔腹腔鏡手術(shù)相比于傳統(tǒng)多孔腹腔鏡手術(shù)，對(duì)病人創(chuàng)傷更小，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)病率更低，恢復(fù)更迅速，能夠達(dá)到更好的手術(shù)效果，因而也更具有研究?jī)r(jià)值，因此在近十年之間引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。單孔腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的出現(xiàn)為外科醫(yī)生提供了一種直觀的單孔腹腔鏡手術(shù)操作模式，降低了醫(yī)生在單孔腹腔鏡手術(shù)過(guò)程中使用人工器械執(zhí)行手術(shù)任務(wù)的難度。
　　本碩士論文基于一項(xiàng)單孔腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。所述的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)能在收攏狀態(tài)下形成一個(gè)直徑為12m

2、m的圓柱體狀腹腔鏡，通過(guò)12mm內(nèi)徑的鞘套從病人腹部切口進(jìn)入腹腔，然后外展立體視覺(jué)系統(tǒng)提供視覺(jué)引導(dǎo)，并伸出雙支基于柔性連續(xù)體機(jī)構(gòu)的手術(shù)機(jī)械臂以進(jìn)行手術(shù)操作。
　　在簡(jiǎn)要介紹了該單孔腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)后，本論文突出介紹了本手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)所使用的柔性機(jī)械臂及其驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，著重描述了其基于雙連續(xù)體機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性。在對(duì)該手術(shù)機(jī)械臂進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模中，包括了定義運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系、推導(dǎo)單節(jié)連續(xù)體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和推導(dǎo)整支機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

3、。不僅如此，本論文還比較了采用不同構(gòu)型的連續(xù)體機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛度特性，為將來(lái)不同設(shè)計(jì)場(chǎng)合下使用不同機(jī)械臂結(jié)構(gòu)提供了設(shè)計(jì)參考。
　　本論文還介紹了本手術(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和遙操作的實(shí)現(xiàn)。搭載基于xPC Target實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的工控機(jī)，配合模擬量輸出板卡和計(jì)數(shù)板卡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)18個(gè)伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。手術(shù)機(jī)械臂可以通過(guò)兩種軌跡規(guī)劃方式，完成在關(guān)節(jié)空間或者任務(wù)空間的受控運(yùn)動(dòng)。
　　本研究后續(xù)進(jìn)行了立體視覺(jué)模塊