外科手術(shù)機器人縫合打結(jié)研究.pdf

1、外科手術(shù)機器人系統(tǒng)充分利用醫(yī)生的經(jīng)驗以及機器人定位精確、運行穩(wěn)定、操作精度高等特性,可以使外科醫(yī)生以舒適的操作環(huán)境完成精細的手術(shù)動作,極大地拓展了醫(yī)生的技能,提高手術(shù)質(zhì)量與安全性,縮短治療時間,降低醫(yī)療成本. 縫合打結(jié)是外科手術(shù)機器人不可缺少的功能.由于縫合線本身的非線性變形特征,在運用機器人進行縫合打結(jié)時,縫合線的形狀難以控制,大大延長了手術(shù)時間.研究機器人縫合打結(jié)規(guī)律對于提高機器人精度和效率,加快機器人的臨床應(yīng)用進程具有重要

2、意義. 根據(jù)外科手術(shù)機器人設(shè)計原則和臨床手術(shù)工作空間要求,設(shè)計出用于顯微血管手術(shù)的主從式機器人系統(tǒng)."妙手"系統(tǒng).從手采用RCM(RemoteCenter-of-motion)的結(jié)構(gòu).姿態(tài)機構(gòu)采用三軸交匯于一點的結(jié)構(gòu)形式,位置機構(gòu)采用絲傳動實現(xiàn)雙四連桿機構(gòu)形式.從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了姿態(tài)與位置的解耦,同時可實現(xiàn)手術(shù)工具在末端點固定不動的情況下進行大范圍的姿態(tài)調(diào)整. 以運動靈活度作為技術(shù)指標(biāo)對從手機構(gòu)進行了尺度綜合,得出位置機構(gòu)的

3、桿件長度及工作姿態(tài):當(dāng)位置機構(gòu)三桿等長,且1桿和3桿互相垂直時,機構(gòu)運動靈活度指標(biāo)取最大值. 根據(jù)主手和從手的運動學(xué)方程,運用蒙特卡羅法分別得出主手、從手的獨立工作空間及協(xié)同工作空間.以協(xié)同工作空間最大為優(yōu)化目標(biāo),得出了最優(yōu)的布置方式,同時得出主手與從手之間的比例系數(shù)為6:1. 根據(jù)機器人縫合打結(jié)時縫合線受力分析,建立縫合線長度計算模型,根據(jù)該模型可確定機器人進行縫合打結(jié)時合適的縫合線長度,并提出"線圈規(guī)則度"指標(biāo)來評價