基于3-RPS并聯(lián)機構的微創(chuàng)脊柱手術導引器系統(tǒng)設計及研究.pdf

1、對于脊柱疾病的治療如：脊柱畸形、脊柱外傷、退行性衰變等疾病，手術流程非常繁瑣，其中一個非常重要的過程就是精準的將螺釘鉆入脊柱椎弓根。目前螺釘?shù)闹踩攵际峭饪漆t(yī)生憑借自己多年臨床經(jīng)驗來進行螺釘?shù)闹踩?，但是往往由于各種原因，如疲勞或手的抖動，導致螺釘植入偏差較大，甚至影響到治療效果。因此開發(fā)高精準的脊柱手術機器人對提高手術的安全性和成功率具有重要的理論研究和臨床意義。
　　本文對脊柱手術導引器做了深入的研究分析，首先對3-RPS并聯(lián)導引

2、器的運動學，雅克比矩陣的求解以及工作空間進行了較深入的分析。在此基礎上對并聯(lián)機構結構進行了三維設計并繪制工程圖，加工裝配，完成了第一代導引器的結構設計工作。接著對微創(chuàng)脊柱手術導引器的控制系統(tǒng)進行了設計，其中包括硬件系統(tǒng)確定，界面編寫，C++對運動學的實現(xiàn)等工作，初步實現(xiàn)了導引器運動控制功能。
　　為了能夠提高并聯(lián)機構的精度，提出了一種提高并聯(lián)機構精度且便于工程應用的標定算法。首先對3-RPS并聯(lián)機器人誤差源進行了詳細的分析，并利用

3、D-H法建立了包含多種誤差源在內(nèi)的并聯(lián)運動學模型，在此基礎上利用蒙特卡洛技術對并聯(lián)機構的多種誤差源進行靈敏度的定量分析，指出支鏈的桿長誤差是對上平臺輸出誤差影響最大的誤差?；诜治鼋Y果選擇誤差敏感度較高的誤差源，建立了基于逆解的標定模型，并設計實驗，接著利用三坐標測量儀進行數(shù)據(jù)的提取并求出位姿矩陣，進行參數(shù)辨識，最后結合實驗分析，完成標定。本文提出的基于三坐標對3-RPS并聯(lián)機構進行標定的方法可以方便有效的提高并聯(lián)的精度，并利用試驗進行