人體腔內(nèi)手術(shù)機器人擴張與操作技術(shù)的研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展以及科技的進步，人們對疾病診治手段提出了越來越高的要求。微創(chuàng)手術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上顛覆了傳統(tǒng)的開放式手術(shù)，大大縮短了創(chuàng)口的愈合時間。在微創(chuàng)手術(shù)基礎(chǔ)上興起的腔內(nèi)手術(shù)機器人可望拓展微創(chuàng)手術(shù)的應(yīng)用范圍，促進該技術(shù)的進一步發(fā)展。然而腔內(nèi)手術(shù)機器人的發(fā)展才剛剛起步，還存在諸多技術(shù)難點有待解決，真正實用的腔內(nèi)手術(shù)機器人并不多。本文將針對目前腔內(nèi)手術(shù)機器人領(lǐng)域存在的擴張和操作兩大技術(shù)難點進行研究。
　　本文根據(jù)手術(shù)需要，設(shè)計了具有

2、擴張和操作功能的人體腔內(nèi)手術(shù)機器人。其中擴張器能夠在進入人體器官后，將腔內(nèi)器官撐開，以獲得足夠的視野和操作空間;操作器能夠伸入器官內(nèi)部進行觀察、取樣、手術(shù)診治。借助solidworks三維設(shè)計軟件，本文設(shè)計了組成整個腔內(nèi)手術(shù)機器人的擴張器、拉緊機構(gòu)、操作器、套索傳動等結(jié)構(gòu)，并制作出了樣機。其中擴張器的撐開桿由多單元組合而成，兼具柔性和剛性。拉緊機構(gòu)采用滑輪機構(gòu)，只需單一動力源就能保證六根繩索的拉力近似相等。操作器采用預(yù)彎曲鈦鎳合金絲驅(qū)動

3、內(nèi)窺鏡擺動，預(yù)彎曲的彈性管能驅(qū)動手術(shù)器械進行手術(shù)操作。
　　在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，著重對擴張器和操作器進行了建模分析和仿真。在擴張器建模過程中，首先參考相關(guān)文獻建立了套索傳動的靜態(tài)模型，確定了套索傳動輸入和輸出之間的關(guān)系，然后對擴張器受力后的變形進行了分析，得到了不同初始拉力與擴張器擴張尺寸之間的關(guān)系，接著根據(jù)相關(guān)假設(shè)分析了器官和擴張器之間的相互作用，最后利用Matlab對所建數(shù)學(xué)模型進行了仿真分析。在操作器運動學(xué)分析過程中，首