骨釘植入手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,外科手術(shù)機(jī)器人已經(jīng)能夠代替人類執(zhí)行越來越多手術(shù)任務(wù)了,并且已應(yīng)用于世界各地的許多手術(shù)室中。本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)用于脊椎手術(shù)中骨釘植入的機(jī)器人。
　　本文在確定了機(jī)器人的構(gòu)型和自由度布置之后,對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,采用標(biāo)準(zhǔn)的D-H建模方法,建立了機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型,并采用解析法求得了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解,并采用關(guān)節(jié)動(dòng)作最小的原則選取其中一組解。之后使用Matlab對(duì)正逆解進(jìn)行了驗(yàn)證,分析并畫出了機(jī)器人工作空間,

2、確保符合手術(shù)需要。
　　機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分首先給出了整體的機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì),然后分別進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)以及旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì),其中詳細(xì)介紹了主要部件的選型以及結(jié)構(gòu)布置方案。最后為了保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的安全性與可靠性,對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了模態(tài)分析和關(guān)鍵部件的靜力學(xué)分析。
　　本文機(jī)器人控制系統(tǒng)采用了一種基于CAN總線的分布式結(jié)構(gòu)。將各關(guān)節(jié)控制器掛在CAN總線上與上位機(jī)進(jìn)行通信。建立可靠控制結(jié)構(gòu)之后,進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)部件的計(jì)算選型,然后介紹了反饋