腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人手術(shù)器械設(shè)計和操作仿真研究.pdf

1、和傳統(tǒng)手術(shù)相比，微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)傷小、傷口愈合時間短、術(shù)后恢復(fù)快、病人住院時間短等優(yōu)點。而將機器人技術(shù)應(yīng)用到微創(chuàng)手術(shù)當中，可以提高微創(chuàng)手術(shù)質(zhì)量，降低醫(yī)生勞動強度，被廣大醫(yī)師所日漸接受。對微創(chuàng)手術(shù)機器人技術(shù)的研究已成為醫(yī)療機器人領(lǐng)域的研究熱點。手術(shù)器械是微創(chuàng)手術(shù)機器人的執(zhí)行機構(gòu)，它直接作用于患者組織或器官，手術(shù)器械性能好壞直接影響手術(shù)質(zhì)量；對手術(shù)器械的操作仿真不僅可以模擬手術(shù)過程，還可以給醫(yī)生操作以指導(dǎo)作用。
　　結(jié)合國家863計劃資

2、助項目“腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)機器人系統(tǒng)研究”，本文闡述了腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人手術(shù)器械機械結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計，搭建了腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人手術(shù)器械操作仿真平臺，并進行了手術(shù)器械的物理操作和仿真操作研究。
　　首先，進行腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人手術(shù)器械的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在分析腹腔微創(chuàng)手術(shù)的設(shè)計要求后，確定了機器人手術(shù)器械的自由度數(shù)和結(jié)構(gòu)的總體方案，并進行機器人手術(shù)器械的詳細設(shè)計。
　　其次，進行腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人手術(shù)器械的運動學(xué)分析。分析手術(shù)器械的位置運

3、動學(xué)，求解機器人手術(shù)器械的正運動學(xué)以及工作空間。由于腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人系統(tǒng)為主從操作系統(tǒng)，為實現(xiàn)該主從系統(tǒng)的逆雅可比控制，分析手術(shù)器械速度運動學(xué)，求解手術(shù)器械的雅可比矩陣和逆雅可比矩陣。
　　然后，進行腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人手術(shù)器械操作仿真平臺搭建。本文在說明仿真平臺結(jié)構(gòu)，闡述平臺交互模塊的實現(xiàn)原理后，研究基于該平臺力反饋的實現(xiàn)方法，在分析常用的四種主從控制方式優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，選擇逆雅可比主從控制方式，給出控制律，之后詳細闡述了該仿真