外科手術機器人縫合打結研究.pdf

1、外科手術機器人系統(tǒng)充分利用醫(yī)生的經驗以及機器人定位精確、運行穩(wěn)定、操作精度高等特性,可以使外科醫(yī)生以舒適的操作環(huán)境完成精細的手術動作,極大地拓展了醫(yī)生的技能,提高手術質量與安全性,縮短治療時間,降低醫(yī)療成本. 縫合打結是外科手術機器人不可缺少的功能.由于縫合線本身的非線性變形特征,在運用機器人進行縫合打結時,縫合線的形狀難以控制,大大延長了手術時間.研究機器人縫合打結規(guī)律對于提高機器人精度和效率,加快機器人的臨床應用進程具有重要

2、意義. 根據外科手術機器人設計原則和臨床手術工作空間要求,設計出用于顯微血管手術的主從式機器人系統(tǒng)."妙手"系統(tǒng).從手采用RCM(RemoteCenter-of-motion)的結構.姿態(tài)機構采用三軸交匯于一點的結構形式,位置機構采用絲傳動實現雙四連桿機構形式.從結構上實現了姿態(tài)與位置的解耦,同時可實現手術工具在末端點固定不動的情況下進行大范圍的姿態(tài)調整. 以運動靈活度作為技術指標對從手機構進行了尺度綜合,得出位置機構的

3、桿件長度及工作姿態(tài):當位置機構三桿等長,且1桿和3桿互相垂直時,機構運動靈活度指標取最大值. 根據主手和從手的運動學方程,運用蒙特卡羅法分別得出主手、從手的獨立工作空間及協同工作空間.以協同工作空間最大為優(yōu)化目標,得出了最優(yōu)的布置方式,同時得出主手與從手之間的比例系數為6:1. 根據機器人縫合打結時縫合線受力分析,建立縫合線長度計算模型,根據該模型可確定機器人進行縫合打結時合適的縫合線長度,并提出"線圈規(guī)則度"指標來評價