6自由度主控端設(shè)備設(shè)計(jì)及其在手術(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)中的集成.pdf

1、在主從控制的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)中，主控端設(shè)備渲染了外科醫(yī)生的手和遠(yuǎn)端環(huán)境之間的相互作用。在理想情況下，一個(gè)主控端設(shè)備應(yīng)該同時(shí)具有6自由度的輸入和力及力矩的輸出。使用這樣的設(shè)備，外科醫(yī)生手的位置和指向就可以被很好地傳遞到從控端的機(jī)器人；與此同時(shí)，手也可以接收到力及力矩作用，以使環(huán)境的觸覺反饋被外科醫(yī)生感知。另一方面，一個(gè)擁有力及力矩輸出的主控端設(shè)備可以進(jìn)行自重力補(bǔ)償，這樣外科醫(yī)生在手術(shù)過程中可以隨時(shí)松開手以緩解疲勞。另外，當(dāng)外科醫(yī)生手移

2、動(dòng)的過快或者移向了錯(cuò)誤的方向，力及力矩的渲染可以用來給醫(yī)生以力反饋。
　　本研究提出了一個(gè)新穎的構(gòu)建主控端設(shè)備的方法，實(shí)現(xiàn)了上述的主控端功能。首先，通過仔細(xì)分析系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能和力學(xué)性能，得到了能夠獲得最佳操作性能的構(gòu)型，并且據(jù)此進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。針對制造的設(shè)備，研究進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)的標(biāo)定，獲得了精準(zhǔn)的位姿輸入性能和線性的力學(xué)輸出。最后，研究進(jìn)行了性能量化實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證主控端設(shè)備的規(guī)格指標(biāo)。
　　研究還完成了從控端手術(shù)機(jī)器