核磁共振環(huán)境下微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文以核磁導(dǎo)航的前列腺針刺手術(shù)機(jī)器人為研究對象，開發(fā)了機(jī)器人系統(tǒng)的若干關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中主要包括機(jī)器人材料和驅(qū)動(dòng)方式的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與驗(yàn)證、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容，并將其成功的運(yùn)用于軟組織針刺實(shí)驗(yàn)之中，輔助針刺軌跡優(yōu)化及軟組織動(dòng)態(tài)仿真等相關(guān)項(xiàng)目的研究與驗(yàn)證。本文的主要工作和成果可以概括為以下幾個(gè)方面：
　　 首先，以核磁導(dǎo)航的特點(diǎn)、空間限制、前列腺針刺手術(shù)的具體特點(diǎn)為基本前提，選用聚甲醛作為機(jī)器人制造的主要材料；綜合利用

2、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，分別作為針刺手術(shù)中針體定位和針刺的基本驅(qū)動(dòng)元件。并在此基礎(chǔ)之上，從理論需要和實(shí)際針刺手術(shù)的需要兩方面綜合考慮，設(shè)計(jì)了機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)及其各部分細(xì)節(jié)，采用分層控制與設(shè)計(jì)的理念，每層可主體上實(shí)現(xiàn)針刺定位的不同功能，合理有效的完成前列腺針刺手術(shù)。
　　 其次，在機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行正逆解分析，從理論上肯定了機(jī)器人設(shè)計(jì)的合理性，并計(jì)算其對于針刺軌跡規(guī)劃的具體實(shí)現(xiàn)方法。并驗(yàn)證其工作