繩驅(qū)動介入式主動導管的設計與研究.pdf

1、仿生介入診療機器人開發(fā)已經(jīng)成為國際醫(yī)療器械行業(yè)的熱門課題。本文在充分研究了人體管腔的特點以及介入手術需要的基礎上，提出了基于繩驅(qū)動技術的主動式介入導管設計方案。設計具有冗余自由度的繩驅(qū)動導管頭端機械結構；利用SolidWorks三維造型軟件建立介入式主動導管以及繩繞放機構的三維實體模型，并進行了干涉檢查。針對本系統(tǒng)，提出了繩長在線測量方案。
　　 運用D-H參數(shù)法建立了導管主動彎曲頭端運動學模型。針對導管的運動學正解問題，采用N

2、ewton-Raphson迭代法計算出各個繩長的數(shù)值解；針對運動學反解中自由度冗余問題，采用加權系數(shù)梯度投影法來進行了導管各個關節(jié)的運動學逆解計算；根據(jù)所建立的運動學模型求解出繩長關于關節(jié)轉(zhuǎn)角的解析解；對各個關節(jié)間的繩長進行解耦分析。
　　 運用力鎖合理論，對導管單個連桿上同一端的兩個轉(zhuǎn)角的范圍進行了理論解算。根據(jù)計算結果，利用Monte-Carlo算法對導管關節(jié)工作空間以及導管主動頭端工作空間進行了分析計算；在此基礎上，根據(jù)單