基于3-RPS并聯(lián)機構(gòu)的微創(chuàng)脊柱手術(shù)導(dǎo)引器系統(tǒng)設(shè)計及研究.pdf

1、對于脊柱疾病的治療如：脊柱畸形、脊柱外傷、退行性衰變等疾病，手術(shù)流程非常繁瑣，其中一個非常重要的過程就是精準的將螺釘鉆入脊柱椎弓根。目前螺釘?shù)闹踩攵际峭饪漆t(yī)生憑借自己多年臨床經(jīng)驗來進行螺釘?shù)闹踩?，但是往往由于各種原因，如疲勞或手的抖動，導(dǎo)致螺釘植入偏差較大，甚至影響到治療效果。因此開發(fā)高精準的脊柱手術(shù)機器人對提高手術(shù)的安全性和成功率具有重要的理論研究和臨床意義。
　　本文對脊柱手術(shù)導(dǎo)引器做了深入的研究分析，首先對3-RPS并聯(lián)導(dǎo)引

2、器的運動學(xué)，雅克比矩陣的求解以及工作空間進行了較深入的分析。在此基礎(chǔ)上對并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)進行了三維設(shè)計并繪制工程圖，加工裝配，完成了第一代導(dǎo)引器的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。接著對微創(chuàng)脊柱手術(shù)導(dǎo)引器的控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，其中包括硬件系統(tǒng)確定，界面編寫，C++對運動學(xué)的實現(xiàn)等工作，初步實現(xiàn)了導(dǎo)引器運動控制功能。
　　為了能夠提高并聯(lián)機構(gòu)的精度，提出了一種提高并聯(lián)機構(gòu)精度且便于工程應(yīng)用的標定算法。首先對3-RPS并聯(lián)機器人誤差源進行了詳細的分析，并利用

3、D-H法建立了包含多種誤差源在內(nèi)的并聯(lián)運動學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上利用蒙特卡洛技術(shù)對并聯(lián)機構(gòu)的多種誤差源進行靈敏度的定量分析，指出支鏈的桿長誤差是對上平臺輸出誤差影響最大的誤差。基于分析結(jié)果選擇誤差敏感度較高的誤差源，建立了基于逆解的標定模型，并設(shè)計實驗，接著利用三坐標測量儀進行數(shù)據(jù)的提取并求出位姿矩陣，進行參數(shù)辨識，最后結(jié)合實驗分析，完成標定。本文提出的基于三坐標對3-RPS并聯(lián)機構(gòu)進行標定的方法可以方便有效的提高并聯(lián)的精度，并利用試驗進行