帶有主被動關(guān)節(jié)的輔助腹腔鏡手術(shù)機器人研究.pdf

1、輔助腹腔鏡手術(shù)機器人是用來代替腹腔鏡手術(shù)中的持鏡醫(yī)生實現(xiàn)腹腔鏡位置和姿態(tài)操作控制的機器人,根據(jù)主治醫(yī)生觀察患者病灶的需要進行相應(yīng)的腹腔鏡位姿控制,以獲得平穩(wěn)、清晰的腹腔鏡圖像。采用機器人操作腹腔鏡不僅能夠降低醫(yī)生的勞動強度,而且提高了腹腔鏡輸出圖像的質(zhì)量和手術(shù)效率。目前,腹腔鏡手術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,隨著人們對自身疾病的診斷、治療給予越來越多的關(guān)注,輔助腹腔鏡手術(shù)機器人在今后的醫(yī)療服務(wù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 論文主要研究帶有主

2、被動關(guān)節(jié)的輔助腹腔鏡手術(shù)機器人技術(shù),包括機器人結(jié)構(gòu)、驅(qū)動控制系統(tǒng)方案,主被動機器人運動學(xué)及腹腔鏡工作空間和姿態(tài)空間分析,機器人工作區(qū)域規(guī)劃,基于圖像導(dǎo)航的腹腔鏡穿刺孔定位和人機系統(tǒng)力學(xué)分析等,研制了實驗樣機,并進行了實驗研究。
　　 提出了帶有主被動關(guān)節(jié)的新型輔助腹腔鏡手術(shù)機器人結(jié)構(gòu),闡述了其結(jié)構(gòu)特點和工作原理。研制了帶有主被動關(guān)節(jié)的新型輔助腹腔鏡手術(shù)機器人樣機,設(shè)計了機器人的驅(qū)動控制系統(tǒng)方案。
　　 建立了已知患者腹腔

3、鏡穿刺孔相對機器人基礎(chǔ)坐標(biāo)系位置的主被動機器人運動學(xué)方程,分別求解了機器人實現(xiàn)錐形位置空間和腹腔鏡軸向位移的逆解。對機器人夾持下腹腔鏡的工作空間、姿態(tài)空間、鏡頭光軸的姿態(tài)空間進行了研究,分析了為滿足主治醫(yī)生觀察患者病灶的要求,機器人夾持腹腔鏡進行的各種運動以及運動過程中腹腔鏡、鏡頭光軸姿態(tài)角的變化。對機器人、患者、腹腔鏡之間的空間布置進行了分析,規(guī)劃了機器人的工作區(qū)域。
　　 提出了基于圖像導(dǎo)航的腹腔鏡穿刺孔定位方法,通過兩個紅

4、光激光器和一個微型CCD攝像頭確定腹腔鏡穿刺孔相對機器人基礎(chǔ)坐標(biāo)系的位置,通過幾何關(guān)系求解腹腔鏡的位姿,實現(xiàn)機器人對腹腔鏡位姿的準確控制。建立了基于圖像導(dǎo)航的腹壁穿刺孔定位模型,研究了機器人自動搜索、定位的方法。
　　 建立了基于ADAMS的腹壁穿刺孔和機器人模型,分析了腹壁在人工氣腹建立后腹腔鏡進入腹腔前患者呼吸過程腹壁的受力,以及機器人控制腹腔鏡繞穿刺孔轉(zhuǎn)動工作過程中腹壁的受力,同時評估了機器人參與腹腔鏡手術(shù)的安全性。對機器