二十一世紀以來,機器人技術在導航定位、運動規(guī)劃、智能識別以及遠程控制等技術領域取得了突破性的研究進展,并廣泛應用于微創(chuàng)外科手術機器人系統(tǒng)。目前,應用于臨床外科手術的微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)主要有達芬奇（Da Vinci）和（Zeus）手術機器人系統(tǒng)。手術機器人的應用不但避免了傳統(tǒng)手術操作中存在的手自然顫抖、創(chuàng)口大、穩(wěn)定性差及精度低等技術缺陷,還具有疼痛感低、康復時間短、靈活性高等優(yōu)點,極大地提高了手術成功率,在醫(yī)療領域具有劃時代的意義。然而,微創(chuàng)手術仍然存在著關鍵技術缺陷,即手術機器人沒有力覺反饋功能,醫(yī)生在執(zhí)行微創(chuàng)手術過程中不能直觀的獲得手術器械與患者病變器官組織之間的交互力信息,制約了微創(chuàng)手術機器人技術的進一步發(fā)展。為了使醫(yī)生在微創(chuàng)手術中獲得直觀的力覺信息,避免安全隱患,對微創(chuàng)外科手術機器人進行力控制技術研究有著重要的意義。首先,本文針對微創(chuàng)外科手術機器人存在力反饋功能缺失的問題,搭建了手術機器人從手端樣機;設計了基于石墨烯新型敏感單元的柔性力覺傳感器和傳感器壓力信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);設計了手術機器人微器械夾鉗力控制系統(tǒng),包括控制系統(tǒng)硬件設計和基于Labview圖形化編程語言的上位機軟件設計... 

【文章來源】：重慶理工大學重慶市

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Davinci微創(chuàng)手術機器人微創(chuàng)手術[5]，簡稱為MIS（MinimallyInvasiveSurgery），是指醫(yī)生在患者

1緒論3圖1.2“妙手A系統(tǒng)”及各部分組成哈爾濱工業(yè)大學機器人技術研究中心的王樹國和付宜利等人也對腹腔鏡微創(chuàng)外科手術機器人技術進行了研究，并開發(fā)了手術機器人系統(tǒng)的實驗樣機[10]，如圖1.3所示。該實驗樣機為主從式結構，主手使用ForceDimension開發(fā)的3-DOFOmega.7桌面力反饋設備，從手使用含三個操作臂的機器人，包括一個持鏡臂和兩個持械臂，其中持鏡臂末端的內(nèi)窺鏡器械可以提供病變組織影像，醫(yī)生可以通過立體眼鏡獲得高清的三維視覺效果，持械臂可以代替醫(yī)生完成手術操作。該樣機目前已經(jīng)能夠成功完成豬膽囊的切除手術實驗。圖1.3腹腔微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)同時，江蘇科技大學機器人技術研究團隊搭建了遙操作實驗樣機，針對微創(chuàng)外科手術機器人系統(tǒng)中遙操作控制通信延時，系統(tǒng)透明性和穩(wěn)定性低的問題，采用了基于滑模變結構控制方法進行研究。北京航空航天大學王樹苗手術機器人技術研究課題組設計一套用于微創(chuàng)血管介入手術的外科手術機器人系統(tǒng)，完成了主從式介入手術機器人系統(tǒng)樣機的開發(fā)[11]。該樣機已完成了在動物體內(nèi)的實驗驗證，實驗分析結果表明可以精準的完成手術導管到指點靶點的輸送，控制精度高達1mm。，北京理工大學、上海交通大學、中科院沈陽自動化研究所等高校及研究機構也分別針對手術機器人系統(tǒng)中的關鍵技術進行了研究，如手術運動規(guī)劃、輔助插管、輸送導航等關鍵技術。1.2.2國外研究現(xiàn)狀1985年，PUMA260工業(yè)機器人作為輔助設備首次進入了臨床外科手術室，協(xié)助醫(yī)生完成神經(jīng)外科手術定位操作[12]，如圖1.4所示。

1緒論3圖1.2“妙手A系統(tǒng)”及各部分組成哈爾濱工業(yè)大學機器人技術研究中心的王樹國和付宜利等人也對腹腔鏡微創(chuàng)外科手術機器人技術進行了研究，并開發(fā)了手術機器人系統(tǒng)的實驗樣機[10]，如圖1.3所示。該實驗樣機為主從式結構，主手使用ForceDimension開發(fā)的3-DOFOmega.7桌面力反饋設備，從手使用含三個操作臂的機器人，包括一個持鏡臂和兩個持械臂，其中持鏡臂末端的內(nèi)窺鏡器械可以提供病變組織影像，醫(yī)生可以通過立體眼鏡獲得高清的三維視覺效果，持械臂可以代替醫(yī)生完成手術操作。該樣機目前已經(jīng)能夠成功完成豬膽囊的切除手術實驗。圖1.3腹腔微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)同時，江蘇科技大學機器人技術研究團隊搭建了遙操作實驗樣機，針對微創(chuàng)外科手術機器人系統(tǒng)中遙操作控制通信延時，系統(tǒng)透明性和穩(wěn)定性低的問題，采用了基于滑模變結構控制方法進行研究。北京航空航天大學王樹苗手術機器人技術研究課題組設計一套用于微創(chuàng)血管介入手術的外科手術機器人系統(tǒng)，完成了主從式介入手術機器人系統(tǒng)樣機的開發(fā)[11]。該樣機已完成了在動物體內(nèi)的實驗驗證，實驗分析結果表明可以精準的完成手術導管到指點靶點的輸送，控制精度高達1mm。，北京理工大學、上海交通大學、中科院沈陽自動化研究所等高校及研究機構也分別針對手術機器人系統(tǒng)中的關鍵技術進行了研究，如手術運動規(guī)劃、輔助插管、輸送導航等關鍵技術。1.2.2國外研究現(xiàn)狀1985年，PUMA260工業(yè)機器人作為輔助設備首次進入了臨床外科手術室，協(xié)助醫(yī)生完成神經(jīng)外科手術定位操作[12]，如圖1.4所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]工業(yè)機器人的運動學及動力學研究[J]. 楊飛.  低碳世界. 2019(12)
[2]達芬奇機器人在手術中的應用[J]. 密田,高麗麗.  世界最新醫(yī)學信息文摘. 2019(96)
[3]我國外科手術機器人研究應用現(xiàn)狀與思考[J]. 李治非,楊陽,蘇月,何堃,華玉濤.  中國醫(yī)學裝備. 2019(11)
[4]基于PID控制的機器人軌跡跟蹤性能研究與比較[J]. 王捍天.  電子元器件與信息技術. 2019(06)
[5]壓阻式柔性壓力傳感器的研究進展[J]. 于江濤,孫雷,肖瑤,蔣書文,張萬里.  電子元件與材料. 2019(06)
[6]基于MATLAB的機器人運動學仿真與軌跡規(guī)劃[J]. 王曉明,宋吉,龐浩帥.  電子設計工程. 2019(07)
[7]模糊控制方法介紹[J]. 程鳳林,張軍芳,杜鵬,崔紅芳,劉旭浩,劉士琴.  山東工業(yè)技術. 2019(06)
[8]微創(chuàng)外科手術機器人技術研究進展[J]. 付宜利,潘博.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2019(01)
[9]基于MATLAB的Puma250機器人運動仿真與分析[J]. 李瑾.  現(xiàn)代制造技術與裝備. 2018(11)
[10]微創(chuàng)外科的歷史與發(fā)展[J]. 張勇,包潤發(fā),翁明哲,劉穎斌.  上海醫(yī)藥. 2018(19)

博士論文
[1]腹腔微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 馮美.哈爾濱工業(yè)大學 2012

碩士論文
[1]機器人打磨作業(yè)柔順機構及接觸力控制方法研究[D]. 盛大慶.安徽工程大學 2019
[2]基于阻抗控制的機器人力控制技術研究[D]. 丁潤澤.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[3]基于阻抗控制的機械臂力/位置控制關鍵技術研究[D]. 王懂.山東大學 2018
[4]面向外科手術的力反饋型遙操作主手研究[D]. 李長軍.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[5]具有力反饋的虛擬手術設備的研究與實現(xiàn)[D]. 宋亞沖.上海交通大學 2009



本文編號：3097848