喉部手術(shù)連續(xù)體機構(gòu)的穩(wěn)定性分析.pdf

1、連續(xù)體機構(gòu)因其剛度可控、末端執(zhí)行器靈活性高、結(jié)構(gòu)縮放自如等特點，非常適合人體腔內(nèi)手術(shù)要求。由于喉部微創(chuàng)手術(shù)空間狹小且手術(shù)過程存在顫動等因素，對手術(shù)的安全性與精準性會產(chǎn)生較大影響，故對連續(xù)體機構(gòu)進行研究，具有重要的學術(shù)意義和醫(yī)療應(yīng)用價值。本文主要針對喉部手術(shù)連續(xù)體機構(gòu)的穩(wěn)定性展開研究。
　　在對國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀綜合分析的基礎(chǔ)上，針對喉部手術(shù)的難點，提出了將連續(xù)體機構(gòu)分為四大模塊的設(shè)計方案，即萬向驅(qū)動彎曲機構(gòu)、末端執(zhí)行機構(gòu)、六關(guān)

2、節(jié)彎曲段和四關(guān)節(jié)彎曲段，并采用萬向驅(qū)動彎曲機構(gòu)作為連續(xù)體機構(gòu)的驅(qū)動與補償機構(gòu)；新型連續(xù)體機構(gòu)具有32個自由度，由線驅(qū)動控制末端執(zhí)行機構(gòu)運動，使其能在狹長空間內(nèi)完成高難度和高精度的手術(shù)操作；針對提出的設(shè)計方案，建立各模塊的三維結(jié)構(gòu)模型以實現(xiàn)虛擬裝配。
　　針對喉部手術(shù)中存在的顫動，對連續(xù)體機構(gòu)中的單個部件進行了剛度分析，基于ANSYS軟件，建立了間隔圓盤、四關(guān)節(jié)彎曲段和六關(guān)節(jié)彎曲段的剛度模型，并進行了數(shù)值仿真，從理論上驗證所設(shè)計的結(jié)

3、構(gòu)能否承受喉部所施加的應(yīng)力；基于 ANSYS Workbench軟件，建立了萬向驅(qū)動彎曲機構(gòu)的動力學模型，并對萬向驅(qū)動彎曲機構(gòu)分別進行自由模態(tài)和約束模態(tài)分析，以研究機構(gòu)在施加約束后的整體動態(tài)特性；基于ANSYS與 ANSYS Workbench軟件，建立了圓盤和末端執(zhí)行機構(gòu)的動力學有限元模型，從而確定各部件固有頻率的范圍，為消除手術(shù)中的顫動提供了保障條件。
　　針對連續(xù)體機構(gòu)中柔性桿的形變誤差，建立了連續(xù)體機構(gòu)的形變曲線方程，進而