經(jīng)皮穿刺手術(shù)輔助機(jī)器人系統(tǒng)研究.pdf

1、醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的研究已成為機(jī)器人領(lǐng)域研究與開(kāi)發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)。在眾多的醫(yī)療手術(shù)當(dāng)中，微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)傷小，疼痛輕、恢復(fù)快等特點(diǎn)，但同時(shí)對(duì)手術(shù)操作的精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性和醫(yī)生的技能也提出了較高的要求。因此將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到微創(chuàng)手術(shù)中成為微創(chuàng)手術(shù)的發(fā)展方向之一。在研究了大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)了一款適用于手術(shù)室中經(jīng)皮穿刺手術(shù)使用的，具有操作簡(jiǎn)單，直觀，安全，可靠等特點(diǎn)的機(jī)器人，并對(duì)姿態(tài)控制，零力拖曳控制等算法進(jìn)行了研究。
　　根據(jù)經(jīng)皮穿刺手

2、術(shù)對(duì)安全性、直觀性、可操作性要求高的特點(diǎn)，在分析不同構(gòu)性的基礎(chǔ)上，確定了輔助經(jīng)皮穿刺手術(shù)機(jī)器人的構(gòu)型，該機(jī)器人具有五個(gè)自由度，其中位置調(diào)整機(jī)構(gòu)采用笛卡爾坐標(biāo)系型，姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)采用偏置式雙關(guān)節(jié)型。以滿足穿刺手術(shù)操作要求為目標(biāo)，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了外形尺寸最小優(yōu)化，確定了五自由度機(jī)器人各尺寸參數(shù)。同時(shí)，設(shè)計(jì)了進(jìn)針機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有快裝，方便消毒，加緊可靠等特點(diǎn)。
　　根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，完成了機(jī)器人硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括力傳感器，關(guān)節(jié)電機(jī)，驅(qū)

3、動(dòng)器，控制卡，接口板，硬件限位，和相應(yīng)的電路板，以完成經(jīng)皮穿刺手術(shù)既定操作為目的，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力和力感知能力。
　　在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，確定了機(jī)器人適合穿刺手術(shù)的靈活工作空間。研究了定點(diǎn)姿態(tài)補(bǔ)償算法，實(shí)現(xiàn)了穿刺針再進(jìn)針點(diǎn)確定情況下的姿態(tài)調(diào)整?；诹懔刂品椒ǎ瑯?gòu)建了具有防抖、限速、降噪、比例放縮和速度平滑功能的零力控制數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的零力拖曳功能，方便術(shù)中操作。
　　構(gòu)建了經(jīng)皮穿刺手術(shù)輔助機(jī)器人試驗(yàn)系統(tǒng)。完