微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人多構(gòu)態(tài)末端工具設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).pdf

1、外科手術(shù)機(jī)器人可輔助醫(yī)生提高手術(shù)質(zhì)量，其末端工具是對(duì)目標(biāo)病灶進(jìn)行手術(shù)操作的關(guān)鍵器件。本體機(jī)構(gòu)裝備靈活末端工具的機(jī)器人構(gòu)型可獲得精確的工具運(yùn)動(dòng)軌跡和完整的手術(shù)操作能力?，F(xiàn)有微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人末端工具構(gòu)型固定，功能單一，醫(yī)生需不斷更換進(jìn)入病人體內(nèi)的末端工具以完成手術(shù)操作，降低了工作效率并推高了成本。本文將多種末端工具功能集于一體，設(shè)計(jì)完成結(jié)構(gòu)形態(tài)可變的多構(gòu)態(tài)末端工具，取得了如下成果：
　　完成了微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人多構(gòu)態(tài)末端工具功能分析

2、。對(duì)比分析了外科手術(shù)三個(gè)發(fā)展階段所用末端工具的特點(diǎn)和局限性。限制了微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人多構(gòu)態(tài)末端工具的構(gòu)型尺度，減小其進(jìn)出腹腔對(duì)病人體表造成的創(chuàng)傷。規(guī)劃了多構(gòu)態(tài)末端工具姿態(tài)關(guān)節(jié)，確保其在病人腹腔內(nèi)的靈活性。確定了末端工具整體為可變形結(jié)構(gòu)，經(jīng)其構(gòu)態(tài)變化機(jī)構(gòu)安裝3個(gè)獨(dú)立操作器以獲得多功能操作能力。多構(gòu)態(tài)末端工具需由主從方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)作控制。
　　設(shè)計(jì)了具有10個(gè)操作自由度的微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人多構(gòu)態(tài)末端工具。以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為原型，設(shè)計(jì)了具有腕

3、關(guān)節(jié)的末端工具構(gòu)態(tài)變化機(jī)構(gòu)，并在其上構(gòu)建了3個(gè)獨(dú)立多關(guān)節(jié)指形操作器。末端工具整體可以24mm直桿構(gòu)態(tài)通過(guò)病人腹腔表皮，并于腹腔內(nèi)部重建其多個(gè)操作構(gòu)態(tài)。利用轉(zhuǎn)輪/軟絲/軟管傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)末端工具的動(dòng)作關(guān)節(jié)。應(yīng)用鄰接矩陣和幾何方法分析了末端工具的構(gòu)態(tài)變化機(jī)構(gòu)特性，采用旋量理論分析了指形操作器的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型?；谧ト±碚撏茖?dǎo)了2操作器及3操作器構(gòu)態(tài)末端工具的操作模型。
　　根據(jù)多構(gòu)態(tài)末端工具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)完成了整體同構(gòu)的主控制操作器。建立了