腹腔介入式手術(shù)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動仿真.pdf

1、隨著機器人學(xué)及相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，又由于機器人具有定位精度高的優(yōu)點，機器人的應(yīng)用逐步進入到醫(yī)療領(lǐng)域中。其中，將機器人應(yīng)用到微創(chuàng)手術(shù)中是現(xiàn)代機器人一個重要的熱門研究領(lǐng)域。將機器人應(yīng)用于微創(chuàng)外科手術(shù)，可以提高手術(shù)質(zhì)量、減輕病人痛苦、縮短病人康復(fù)時間、降低醫(yī)療費用、拓寬微創(chuàng)手術(shù)的范圍等顯著優(yōu)點。國外對微創(chuàng)手術(shù)機器人的研究很多，其部分研究成果已經(jīng)得到了實際的臨床應(yīng)用。在國內(nèi)，對于微創(chuàng)手術(shù)機器人的研究則剛剛開始。
　　文章通過查閱國內(nèi)外大量

2、的文獻資料，根據(jù)手術(shù)過程的具體情況進行有針對性的研究論證，深入分析了機器人手術(shù)器械的具體特點，結(jié)合各種約束條件，設(shè)計了一種串聯(lián)八自由度冗余機器人，并對機器人的正逆運動學(xué)、雅可比矩陣和冗余度特性進行了分析，最后用ADAMS仿真軟件對機器人的運動學(xué)進行了仿真。給出了物理樣機的詳細(xì)設(shè)計和微創(chuàng)手術(shù)機器人虛擬仿真的大量數(shù)據(jù)及技術(shù)資料。
　　本文首先對腹腔鏡手術(shù)的全過程進行了全面的分析，根據(jù)術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后的動作需要，在綜合考慮了幾種典型機構(gòu)

3、的優(yōu)缺點后，設(shè)計了八自由度內(nèi)窺鏡機器人。其定位機構(gòu)為冗余結(jié)構(gòu)，前端的內(nèi)窺鏡操作機構(gòu)則為遠(yuǎn)心機構(gòu)。基于D-H方法，建立了機器人的運動學(xué)坐標(biāo)系，求出了末端執(zhí)行機構(gòu)的運動學(xué)正解，運用齊次變換矩陣給出運動學(xué)逆解的解析解，采用矢量積法給出雅可比矩陣，并進行了機器人的冗余特性分析。
　　利用Pro/E三維造型軟件建立了模塊化實體模型，將所生成的裝配體通過Mech/Pro接口導(dǎo)入到虛擬樣機軟件ADAMS中，建立了腹腔鏡機器人持鏡手臂的虛擬樣機。