經(jīng)皮穿刺手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、醫(yī)療機器人系統(tǒng)的研究已成為機器人領(lǐng)域研究與開發(fā)的一個熱點。在眾多的醫(yī)療手術(shù)當(dāng)中，微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)傷小，疼痛輕、恢復(fù)快等特點，但同時對手術(shù)操作的精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性和醫(yī)生的技能也提出了較高的要求。因此將機器人技術(shù)應(yīng)用到微創(chuàng)手術(shù)中成為微創(chuàng)手術(shù)的發(fā)展方向之一。在研究了大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了一款適用于手術(shù)室中經(jīng)皮穿刺手術(shù)使用的，具有操作簡單，直觀，安全，可靠等特點的機器人，并對姿態(tài)控制，零力拖曳控制等算法進行了研究。
　　根據(jù)經(jīng)皮穿刺手

2、術(shù)對安全性、直觀性、可操作性要求高的特點，在分析不同構(gòu)性的基礎(chǔ)上，確定了輔助經(jīng)皮穿刺手術(shù)機器人的構(gòu)型，該機器人具有五個自由度，其中位置調(diào)整機構(gòu)采用笛卡爾坐標(biāo)系型，姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)采用偏置式雙關(guān)節(jié)型。以滿足穿刺手術(shù)操作要求為目標(biāo)，對機器人進行了外形尺寸最小優(yōu)化，確定了五自由度機器人各尺寸參數(shù)。同時，設(shè)計了進針機構(gòu)，該機構(gòu)具有快裝，方便消毒，加緊可靠等特點。
　　根據(jù)實際應(yīng)用和機構(gòu)特點，完成了機器人硬件系統(tǒng)設(shè)計，包括力傳感器，關(guān)節(jié)電機，驅(qū)

3、動器，控制卡，接口板，硬件限位，和相應(yīng)的電路板，以完成經(jīng)皮穿刺手術(shù)既定操作為目的，實現(xiàn)了機器人的運動能力和力感知能力。
　　在運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，確定了機器人適合穿刺手術(shù)的靈活工作空間。研究了定點姿態(tài)補償算法，實現(xiàn)了穿刺針再進針點確定情況下的姿態(tài)調(diào)整?；诹懔刂品椒?，構(gòu)建了具有防抖、限速、降噪、比例放縮和速度平滑功能的零力控制數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)了機器人的零力拖曳功能，方便術(shù)中操作。
　　構(gòu)建了經(jīng)皮穿刺手術(shù)輔助機器人試驗系統(tǒng)。完