腹腔鏡視覺下微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人多臂系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方法研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)與外科手術(shù)技術(shù)的結(jié)合推進(jìn)了人類醫(yī)學(xué)文明的發(fā)展,相比于傳統(tǒng)的微創(chuàng)外科手術(shù),采用微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行微創(chuàng)外科手術(shù)的方式極大程度的提高了手術(shù)的安全性、減輕了患者的術(shù)后痛苦和負(fù)擔(dān)。
　　在微創(chuàng)外科手術(shù)中,醫(yī)生需要實(shí)時(shí)的對手術(shù)視野進(jìn)行調(diào)整,醫(yī)生希望獲得的手術(shù)視野要在當(dāng)前腹腔鏡提供的視覺的基礎(chǔ)上進(jìn)行上下、左右、前后的運(yùn)動(dòng),這樣才能便于醫(yī)生在常態(tài)思維下進(jìn)行習(xí)慣性操作;同時(shí)在手術(shù)過程中,醫(yī)生為了完成手術(shù)所進(jìn)行的針對微器械的一系列操作均

2、是以腹腔鏡提供的當(dāng)前視野為基準(zhǔn)的,而腹腔鏡的不斷變化也會(huì)引起微器械移動(dòng)的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的不斷變化。此時(shí)微器械的當(dāng)前位姿是基于當(dāng)前的腹腔鏡視覺坐標(biāo)系,微器械的目標(biāo)位姿是基于當(dāng)前位姿和運(yùn)動(dòng)量(根據(jù)醫(yī)生的實(shí)際需求獲得)確定的。為了在腹腔鏡不斷移動(dòng)的前提下準(zhǔn)確的獲得微器械在當(dāng)前視覺下的移動(dòng),亟需提出一種基于腹腔鏡動(dòng)態(tài)視覺的器械臂多臂系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方法。
　　首先介紹了該機(jī)器人系統(tǒng)器械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人持械臂、持

3、鏡臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型求解持械臂、持鏡臂各自的運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解并進(jìn)行Simulink仿真驗(yàn)證。
　　然后結(jié)合微創(chuàng)外科手術(shù)系統(tǒng)的手術(shù)流程,提出腹腔鏡視覺下器械臂多臂系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方法,根據(jù)運(yùn)動(dòng)方法建立持械臂基座、持鏡臂基座、持械臂所夾持微器械和持鏡臂所夾持腹腔鏡四者所在坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系,求解腹腔鏡和微器械分別在腹腔鏡工具坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解并分別進(jìn)行Simulink仿真,該運(yùn)動(dòng)算法解決了腹腔鏡動(dòng)態(tài)視覺下器械臂多臂系