本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于腦外科的同心管手術(shù)機(jī)器人研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著生活水平的提高和人口老齡化進(jìn)程的加劇,高血壓患者數(shù)量正在快速遞增,腦血管病造成危害也將日趨嚴(yán)重,由此引發(fā)的各種腦部疾病對(duì)腦外科這個(gè)醫(yī)學(xué)中最年輕,最復(fù)雜的一門學(xué)科帶來了嚴(yán)重的考驗(yàn)。以前由于技術(shù)的限制,人的腦部手術(shù)可以說是一個(gè)禁區(qū),隨著新材料、傳感器和控制理論等相關(guān)技術(shù)和理論的發(fā)展,高安全、高精度、高穩(wěn)定的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)已成為腦外科手術(shù)發(fā)展的必然趨勢。本文提出了一種總長度35cm,直徑10cm,總重量2.15kg的便攜式同心管手術(shù)機(jī)器人。同心管具有類似針狀的大小,預(yù)彎曲的形狀,和高靈活性的特點(diǎn)。通過相互配合的預(yù)彎曲管的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng),在同心管之間的曲率相互作用下機(jī)器人末端位置和方向以及沿著其長度方向的形狀可以控制。在這種方法中,柔性同心管組成了機(jī)器人的鏈接和關(guān)節(jié)。手術(shù)中的末端執(zhí)行器連接到管的末端,機(jī)器人自身形成一個(gè)細(xì)長的曲線,這種形狀非常適合腦外科微創(chuàng)手術(shù)。同心管手術(shù)機(jī)器人技術(shù)的研究不但能夠推進(jìn)傳統(tǒng)醫(yī)療技術(shù)的革新,也可對(duì)相關(guān)的醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生積極地促進(jìn)作用,具有重要的理論研究意義。本文首先分析了機(jī)器人的工作空間及自由度,重點(diǎn)的介紹了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上加工出了一個(gè)四自由度的同心管機(jī)器人原型;其次本文提出了使用一個(gè)觸覺輸入設(shè)備對(duì)機(jī)器人進(jìn)行三位空間的控制,對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,基于李群理論得到其曲率方程及正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,建立了遙操作算法并通過程序?qū)崿F(xiàn);最后,本文完成了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建,進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ途�。�?shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,同心管機(jī)器人的跟隨精度大約為2mm,在響應(yīng)速度約為0.1s。此外還進(jìn)行了臨床試驗(yàn)驗(yàn)證同心管機(jī)器人的可行性與有效性。證明該機(jī)器人有提高腦外科臨床手術(shù)的希望。
【關(guān)鍵詞】：同心管機(jī)器人 手術(shù)機(jī)器人 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 運(yùn)動(dòng)學(xué)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題來源及研究目的和意義8-10
• 1.1.1 課題來源及研究目的8-9
• 1.1.2 課題的研究的意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 連續(xù)型機(jī)器人國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 連續(xù)型機(jī)器人國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述13-14
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 同心管手術(shù)機(jī)器人原型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-37
• 2.1 引言16-18
• 2.2 同心管機(jī)器人設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn)18-19
• 2.3 同心管手術(shù)機(jī)器人同心管的設(shè)計(jì)19-23
• 2.3.1 同心管的設(shè)計(jì)原則19-21
• 2.3.2 同心管的材料和曲率21-22
• 2.3.3 同心管機(jī)器人的自由度22-23
• 2.4 同心管手術(shù)機(jī)器人工作空間分析及同心管尺寸選擇23-27
• 2.4.1 同心管機(jī)器人手術(shù)空間分析23-24
• 2.4.2 同心管機(jī)器人工作空間分析24-26
• 2.4.3 同心管機(jī)器人同心管直徑選擇26-27
• 2.5 同心管手術(shù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-36
• 2.5.1 同心管手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)殼體部分29-31
• 2.5.2 同心管手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)同心管驅(qū)動(dòng)部分31-34
• 2.5.3 同心管手術(shù)機(jī)器人支撐部分34-35
• 2.5.4 同心管手術(shù)機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 同心管手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析37-47
• 3.1 引言37-38
• 3.2 同心管手術(shù)機(jī)器人坐標(biāo)系建立38-39
• 3.3 同心管手術(shù)機(jī)器人曲率模型建立39-41
• 3.4 同心管手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立及遙操作算法41-46
• 3.4.1 同心管手術(shù)機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立41-44
• 3.4.2 同心管手術(shù)機(jī)器人逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 同心管機(jī)器人控制系統(tǒng)搭建及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 控制系統(tǒng)組成47-48
• 4.3 控制系統(tǒng)元器件選擇48-51
• 4.3.1 電機(jī)及編碼器的選擇48-50
• 4.3.2 伺服驅(qū)動(dòng)器及運(yùn)動(dòng)控制卡的選擇50-51
• 4.4 同心管手術(shù)機(jī)器人控制平臺(tái)搭建51-53
• 4.5 同心管手術(shù)機(jī)器人遙操作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)53-56
• 4.6 同心管手術(shù)機(jī)器人應(yīng)用于腦外科的臨床驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)56-58
• 4.7 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65

【相似文獻(xiàn)】

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5 洪在地;

本文編號(hào)：317792