手術(shù)機(jī)器人力反饋操作裝置及算法研究.pdf

1、近年來，主從微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人得到越來越廣泛的研究與認(rèn)可，不僅可以減少病人的創(chuàng)傷和術(shù)后恢復(fù)時(shí)間，還可以為醫(yī)生提供更加安全舒適的操作環(huán)境，提高醫(yī)生操作的精確度。具有力反饋的主從微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人更是當(dāng)前手術(shù)機(jī)器人研究的熱點(diǎn)，也是當(dāng)前國內(nèi)外研究的難點(diǎn)。力反饋主手的設(shè)計(jì)及性能對整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)至關(guān)重要，合理的控制算法是力反饋功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵組成部分。因此針對主從微創(chuàng)手術(shù)的力反饋主手的設(shè)計(jì)及控制策略的研究是非常必要的。
　　本文論述總結(jié)了當(dāng)前主從

2、手術(shù)機(jī)器人、力反饋主手及相關(guān)控制策略的研究情況，并對課題組設(shè)計(jì)的力反饋操作裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)、功能部件的選擇、運(yùn)動學(xué)、系統(tǒng)整體布局等進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行控制結(jié)構(gòu)與控制方法的選擇與設(shè)計(jì)。具體研究內(nèi)容如下:
　　首先介紹當(dāng)下主從式微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人、力反饋主手的研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)以及力反饋控制技術(shù)綜述，通過這些介紹可以了解主從手術(shù)機(jī)器人及力反饋操作裝置的結(jié)構(gòu)、原理、控制方法等方面內(nèi)容，明確主操作手力反饋控制中應(yīng)該注意的問題。
　　其

3、次，介紹課題組設(shè)計(jì)的脊柱微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成及力反饋操作裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)、技術(shù)指標(biāo)、驅(qū)動傳動裝置、力傳感器的選取等方面內(nèi)容。
　　再次，對常見力反饋控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，并對可以選擇的控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了透明性分析，選擇適合本文力反饋主手的控制結(jié)構(gòu)，之后在兩種控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)主手力反饋控制方法。
　　最后，進(jìn)行了六維力/力矩傳感器簡單的性能檢測實(shí)驗(yàn)和機(jī)械臂牽引控制的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。力傳感器性能檢測實(shí)驗(yàn)包括濾波、零點(diǎn)波動、沖擊力等部