全方位前列腺活檢機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真.pdf

1、前列腺活檢機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)在前列腺手術(shù)領(lǐng)域的一次成功應(yīng)用。隨著我國(guó)生活水的不斷提高，我國(guó)男性中前列腺發(fā)病率也在不斷地上升。而傳統(tǒng)的前列腺活檢手術(shù)往往存在手術(shù)時(shí)間比較長(zhǎng)，活檢陽(yáng)性率低和活檢針數(shù)多的缺點(diǎn)，使病人在手術(shù)的過(guò)程中承受更多的痛苦。所以現(xiàn)在迫切需要一種體積小，低成本、精度高，易于醫(yī)生操作并且能夠?qū)崿F(xiàn)全方位、多角度的前列腺活檢機(jī)器人。本課題所研究的全方位前列腺活檢機(jī)器人不僅可以滿足目前市場(chǎng)的需要，也可以作為參考用于研究微創(chuàng)接入治療領(lǐng)

2、域。
　　根據(jù)活檢機(jī)機(jī)器人手術(shù)的工作要求，運(yùn)用 TRIZ理論的矛盾沖突矩陣和物質(zhì)-場(chǎng)分析理論解決設(shè)計(jì)中的矛盾沖突，并且運(yùn)用系統(tǒng)理論對(duì)前列腺活檢機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用 TRIZ理論的模塊化思想，把整個(gè)前列腺穿刺活檢機(jī)器人看成是一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，它又包含兩個(gè)子系統(tǒng)，分別是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和扎針系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由3-DOF位置調(diào)整模塊和2-DOF姿態(tài)調(diào)整模塊組成，扎針系統(tǒng)由1-DOF進(jìn)針模塊和前端把持機(jī)構(gòu)

3、模塊組成。其次，利用三維造型軟件UG5.0進(jìn)行了虛擬樣機(jī)的建立，并將虛擬樣機(jī)導(dǎo)入 ADAMS的AView模塊，采用位移驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真，模擬了活檢機(jī)器人手術(shù)的過(guò)程并且獲得凸輪工作過(guò)程中的接觸力的最大值。最后根據(jù) D-H法和運(yùn)動(dòng)學(xué)基本知識(shí)對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。運(yùn)用仿真法，在 Matlab/Simulink中建立機(jī)器人模型并且計(jì)算了機(jī)器人的工作空間。整體設(shè)計(jì)完成后，運(yùn)用 ANSYS軟件對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析找到受力最大的部件。