被動式7-DOF微創(chuàng)腹腔手術機器人結構設計及術前擺位研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代機器人技術的發(fā)展與醫(yī)療水平的快速進步，手術機器人正逐漸應用于微創(chuàng)外科手術領域，相對于傳統(tǒng)微創(chuàng)外科手術，機器人輔助手術模式大幅度地提高了手術的執(zhí)行精度與安全性，使患者的痛楚感大大降低同時縮短了恢復時間。
　　通過深入研究微創(chuàng)外科手術的工作要求，提出一種由醫(yī)生直接操作機器人末端的微創(chuàng)手術模式，針對該模式完成了被動式7-DOF微創(chuàng)腹腔手術機器人和相關微器械結構設計。機器人末端安裝平臺具有通用性，可以快速安裝腹腔鏡及手術鉗等不同手

2、術器械。以提高手術精度和節(jié)省人力為目標，提出了單臂腹腔內環(huán)境圖像采集系統(tǒng)與3臂組合型手術協(xié)調操作系統(tǒng)兩種應用方案。
　　基于7-DOF機械手臂及相關手術器械的構型特點，建立了機構運動學坐標系，推導運動學正、逆解模型。使用Matlab分別搭建了運動學模型和機構模型，進行仿真。通過對比仿真結果中的輸入、輸出誤差，驗證機構運動學正、逆解模型的正確性。將機構連桿參數(shù)代入正運動學模型，完成了機構末端不動點和手術器械末端操作點的工作空間仿真分

3、析。
　　應用Ansys對機構關鍵零部件和整體進行有限元仿真分析，根據(jù)結果對零部件進行優(yōu)化設計；檢驗機構總體靜態(tài)剛度并得出末端位置與理論值的誤差，從而驗證機構末端不動點定位精度；對機構整體進行模態(tài)分析，結合振源的振動形式和振動頻率分析機構發(fā)生共振的可能性，通過控制振源的振動頻率變化范圍來避免機構共振，提高運行精度。
　　根據(jù)機器人輔助微創(chuàng)外科手術功能需求，研究了一種多臂協(xié)調工作狀態(tài)下的術前手臂擺位模式。從避免手臂運動干涉和保