腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人操作仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、微創(chuàng)手術(shù)相較于傳統(tǒng)手術(shù)而言，具有創(chuàng)傷小、傷口愈合時(shí)間短、術(shù)后恢復(fù)快、病人住院時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)當(dāng)中，可以做到圖像質(zhì)量更高、手術(shù)操作更加準(zhǔn)確，并且能減少醫(yī)生的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高手術(shù)的質(zhì)量。然而微創(chuàng)手術(shù)需要更長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為解決這一問題提供了一種可行的方案，微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人操作仿真系統(tǒng)可以有效避免實(shí)際手術(shù)訓(xùn)練所帶來的時(shí)間長(zhǎng)、代價(jià)大和費(fèi)用高的缺點(diǎn)，所以具有重要的研究意義。
　　結(jié)合國(guó)家863計(jì)劃資助項(xiàng)目

2、“腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)研究”，本文闡述了微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人操作仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　首先，進(jìn)行了腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。分析了手術(shù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)模型，求解了手術(shù)機(jī)器人末端器械的正運(yùn)動(dòng)學(xué)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)機(jī)器人的主從控制，求解了手術(shù)機(jī)器人的雅克比矩陣和逆雅克比矩陣。
　　其次，搭建了腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的操作仿真平臺(tái)。介紹了該手術(shù)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，闡述了手術(shù)操作仿真平臺(tái)的原理，針對(duì)操作仿真的要求搭建了仿真平臺(tái)的基本

3、功能模塊，為手術(shù)機(jī)器人操作仿真提供了仿真環(huán)境。分析了常用的四種主從控制方式，并選擇最優(yōu)控制方案，求解了手術(shù)器械最終控制律。
　　再次，建立了膽囊及其附屬管路模型。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)膽囊的操作仿真，建立膽囊及其附屬管路幾何模型，對(duì)該模型賦予基于質(zhì)點(diǎn)彈簧模型的彈性力學(xué)模型，并對(duì)該力學(xué)模型進(jìn)行分析，給出膽囊及其附屬管路模型的彈性組織力平衡求解方法。膽囊及其附屬管路模型是手術(shù)機(jī)器人的操作仿真對(duì)象。
　　最后，進(jìn)行了腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人操作仿真