人工耳蝸柔性微電極裝配系統(tǒng)的研究.pdf

1、人工耳蝸是用于雙側(cè)重度或極重度感音性神經(jīng)耳聾患者恢復(fù)聽(tīng)覺(jué)的植入式醫(yī)療器械，針對(duì)人工耳蝸關(guān)鍵部位自動(dòng)成形技術(shù)的研究及其產(chǎn)業(yè)化將有助于帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)人工耳蝸的發(fā)展，使更多患者有可能受益于該技術(shù)。因此，本文關(guān)于人工耳蝸關(guān)鍵部位自動(dòng)裝配成形系統(tǒng)的研究具有重要意義。
　　人工耳蝸中與人體耳蝸直接接觸，起信號(hào)傳遞作用的關(guān)鍵部件為柔性微電極陣列，柔性微電極陣列由22根相互獨(dú)立的柔性微電極嵌套后封裝而成，柔性微電極則是將一根絲徑為60μm帶絕緣層的電極

2、絲焊接在內(nèi)徑為0.5㎜的電極環(huán)內(nèi)壁所形成的。柔性微電極的裝配是人工耳蝸裝配的一道重要工序，然而目前針對(duì)柔性微電極的裝配還是采用手工裝配的手段，裝配精度和效率均無(wú)法滿足產(chǎn)業(yè)化需求。因此，本文針對(duì)柔性微電極的制作設(shè)計(jì)了一套基于顯微視覺(jué)的自動(dòng)裝配系統(tǒng)，并進(jìn)行了自動(dòng)裝配實(shí)驗(yàn)。
　　首先，根據(jù)柔性微電極裝配要求與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合人工裝配流程，對(duì)柔性微電極裝配過(guò)程進(jìn)行分析，確定出系統(tǒng)自動(dòng)裝配方案。針對(duì)柔性微電極裝配過(guò)程微裝配對(duì)象的自動(dòng)夾持操作、

3、電極絲的自動(dòng)去漆等關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出自動(dòng)送絲、自動(dòng)送環(huán)、自動(dòng)去漆/焊接等機(jī)構(gòu)。利用有限元軟件 ANSYS對(duì)裝配過(guò)程易受集中力的機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力仿真分析，根據(jù)結(jié)果優(yōu)化所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并最終完成機(jī)械系統(tǒng)搭建。
　　其次，搭建顯微視覺(jué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性微電極裝配過(guò)程的在線監(jiān)控，采用粗精相結(jié)合的調(diào)焦方式實(shí)現(xiàn)視覺(jué)系統(tǒng)快速自動(dòng)對(duì)焦；基于顯微視覺(jué)，設(shè)計(jì)出用于系統(tǒng)位置標(biāo)定的算法，為后期標(biāo)定實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備；考慮到自動(dòng)裝配過(guò)程可能存在電極絲偏

4、移量過(guò)大或者電極環(huán)沒(méi)有正常穿入而導(dǎo)致裝配失敗的情況，基于圖像處理技術(shù)，提出了分別用于電極絲偏移量檢測(cè)和電極環(huán)裝配狀態(tài)檢測(cè)的方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
　　最后，通過(guò)對(duì)整體控制系統(tǒng)進(jìn)行功能分析，確定控制系統(tǒng)的方案，完成硬件與軟件設(shè)計(jì)，結(jié)合所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，搭建起整個(gè)裝配系統(tǒng)。利用前期設(shè)計(jì)的標(biāo)定算法完成系統(tǒng)的位置標(biāo)定后，進(jìn)行柔性微電極裝配實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)柔性微電極裝配系統(tǒng)對(duì)微電機(jī)裝配的可行性和有效性，裝配實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)適用于柔性微電極的自