微創(chuàng)建腔機械手的結(jié)構(gòu)與運動控制研究
本文關(guān)鍵詞：外科手術(shù)機器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《浙江大學(xué)》 2007年
微創(chuàng)建腔機械手的結(jié)構(gòu)與運動控制研究
姜澤
【摘要】： 近年來，醫(yī)療機器人進入現(xiàn)代生活，在現(xiàn)代醫(yī)療手術(shù)中發(fā)揮了越來越重要的作用。微創(chuàng)建腔機械手作為醫(yī)療機器人的關(guān)鍵部分，主要用于提吊手術(shù)部位的人體皮膚，形成手術(shù)腔室，以輔助外科醫(yī)生順利完成手術(shù)。浙江大學(xué)與浙江大學(xué)附屬邵逸夫醫(yī)院頭頸整形聯(lián)合外科合作開發(fā)用于微創(chuàng)內(nèi)鏡下甲狀腺手術(shù)的建腔機械手。通過對建腔機械手工況的分析，提出一種新型的四自由度建腔機器手方案，進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。并利用有限元分析軟件COSMOS對機械手進行了靜態(tài)分析，校驗了該機械手關(guān)鍵部件以及整個裝配體的應(yīng)力和應(yīng)變情況。對該機械手進行了運動學(xué)和動力學(xué)建模，并利用MATLAB/SIMULINK工具進行了仿真分析，在給定機械手末端軌跡的情況下，仿真得出機械手各個關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩，仿真結(jié)果驗證了該機械手可以滿足工作軌跡中的負(fù)載要求，為機械手的電機控制提供了重要參考。設(shè)計了機械手控制器的硬件部分和軟件部分，并進行了機械手定位精度實驗，為機械手后續(xù)工作提供了基礎(chǔ)。 論文的主要內(nèi)容如下： 第一章介紹了外科醫(yī)療手術(shù)機器人研究現(xiàn)狀以及發(fā)展，綜述了建腔機械手的研究背景與意義，最后提出了本文的主要研究內(nèi)容。 第二章建腔機器人的結(jié)構(gòu)原理和受力分析。分析了該機器人的總體結(jié)構(gòu)，然后采用有限元分析軟件對機械手關(guān)鍵零部件和裝配體進行了靜態(tài)分析，結(jié)果表明該機械手的應(yīng)力和應(yīng)變滿足要求。 第三章機械手的運動仿真分析。建立了該機械手的運動學(xué)坐標(biāo)系，推導(dǎo)了機械手運動學(xué)方程，利用MATLAB/SIMULINK工具進行了關(guān)節(jié)力矩仿真，仿真的結(jié)果為電機控制提供了參考。 第四章機器手控制系統(tǒng)的開發(fā)。介紹了該機械手控制系統(tǒng)的整體方案，開發(fā)了機械手控制器的硬件原理圖和PCB圖，，并編寫了相應(yīng)的軟件程序代碼。控制器能夠驅(qū)動四個步進電機實現(xiàn)啟動和停止、加減速控制以及細(xì)分驅(qū)動控制。 第五章機械手定位精度實驗部分。對機械手進行了末端定位精度實驗，得出了該機械手的末端的定位精度，為后續(xù)的建腔實驗提供了基礎(chǔ)。 第六章對全文進行了總結(jié)，并對后續(xù)工作進行了展望。
【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP241
【目錄】：
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本文編號：216951
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