帶有主被動(dòng)關(guān)節(jié)的輔助腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人研究.pdf

1、輔助腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人是用來代替腹腔鏡手術(shù)中的持鏡醫(yī)生實(shí)現(xiàn)腹腔鏡位置和姿態(tài)操作控制的機(jī)器人,根據(jù)主治醫(yī)生觀察患者病灶的需要進(jìn)行相應(yīng)的腹腔鏡位姿控制,以獲得平穩(wěn)、清晰的腹腔鏡圖像。采用機(jī)器人操作腹腔鏡不僅能夠降低醫(yī)生的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且提高了腹腔鏡輸出圖像的質(zhì)量和手術(shù)效率。目前,腹腔鏡手術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,隨著人們對自身疾病的診斷、治療給予越來越多的關(guān)注,輔助腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人在今后的醫(yī)療服務(wù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 論文主要研究帶有主

2、被動(dòng)關(guān)節(jié)的輔助腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人技術(shù),包括機(jī)器人結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方案,主被動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及腹腔鏡工作空間和姿態(tài)空間分析,機(jī)器人工作區(qū)域規(guī)劃,基于圖像導(dǎo)航的腹腔鏡穿刺孔定位和人機(jī)系統(tǒng)力學(xué)分析等,研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　 提出了帶有主被動(dòng)關(guān)節(jié)的新型輔助腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人結(jié)構(gòu),闡述了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理。研制了帶有主被動(dòng)關(guān)節(jié)的新型輔助腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人樣機(jī),設(shè)計(jì)了機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方案。
　　 建立了已知患者腹腔

3、鏡穿刺孔相對機(jī)器人基礎(chǔ)坐標(biāo)系位置的主被動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,分別求解了機(jī)器人實(shí)現(xiàn)錐形位置空間和腹腔鏡軸向位移的逆解。對機(jī)器人夾持下腹腔鏡的工作空間、姿態(tài)空間、鏡頭光軸的姿態(tài)空間進(jìn)行了研究,分析了為滿足主治醫(yī)生觀察患者病灶的要求,機(jī)器人夾持腹腔鏡進(jìn)行的各種運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)過程中腹腔鏡、鏡頭光軸姿態(tài)角的變化。對機(jī)器人、患者、腹腔鏡之間的空間布置進(jìn)行了分析,規(guī)劃了機(jī)器人的工作區(qū)域。
　　 提出了基于圖像導(dǎo)航的腹腔鏡穿刺孔定位方法,通過兩個(gè)紅

4、光激光器和一個(gè)微型CCD攝像頭確定腹腔鏡穿刺孔相對機(jī)器人基礎(chǔ)坐標(biāo)系的位置,通過幾何關(guān)系求解腹腔鏡的位姿,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對腹腔鏡位姿的準(zhǔn)確控制。建立了基于圖像導(dǎo)航的腹壁穿刺孔定位模型,研究了機(jī)器人自動(dòng)搜索、定位的方法。
　　 建立了基于ADAMS的腹壁穿刺孔和機(jī)器人模型,分析了腹壁在人工氣腹建立后腹腔鏡進(jìn)入腹腔前患者呼吸過程腹壁的受力,以及機(jī)器人控制腹腔鏡繞穿刺孔轉(zhuǎn)動(dòng)工作過程中腹壁的受力,同時(shí)評估了機(jī)器人參與腹腔鏡手術(shù)的安全性。對機(jī)器