腹腔介入式手術(shù)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真.pdf

1、隨著機(jī)器人學(xué)及相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，又由于機(jī)器人具有定位精度高的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)器人的應(yīng)用逐步進(jìn)入到醫(yī)療領(lǐng)域中。其中，將機(jī)器人應(yīng)用到微創(chuàng)手術(shù)中是現(xiàn)代機(jī)器人一個(gè)重要的熱門(mén)研究領(lǐng)域。將機(jī)器人應(yīng)用于微創(chuàng)外科手術(shù)，可以提高手術(shù)質(zhì)量、減輕病人痛苦、縮短病人康復(fù)時(shí)間、降低醫(yī)療費(fèi)用、拓寬微創(chuàng)手術(shù)的范圍等顯著優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外對(duì)微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的研究很多，其部分研究成果已經(jīng)得到了實(shí)際的臨床應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，對(duì)于微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的研究則剛剛開(kāi)始。
　　文章通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外大量

2、的文獻(xiàn)資料，根據(jù)手術(shù)過(guò)程的具體情況進(jìn)行有針對(duì)性的研究論證，深入分析了機(jī)器人手術(shù)器械的具體特點(diǎn)，結(jié)合各種約束條件，設(shè)計(jì)了一種串聯(lián)八自由度冗余機(jī)器人，并對(duì)機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、雅可比矩陣和冗余度特性進(jìn)行了分析，最后用ADAMS仿真軟件對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了仿真。給出了物理樣機(jī)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人虛擬仿真的大量數(shù)據(jù)及技術(shù)資料。
　　本文首先對(duì)腹腔鏡手術(shù)的全過(guò)程進(jìn)行了全面的分析，根據(jù)術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后的動(dòng)作需要，在綜合考慮了幾種典型機(jī)構(gòu)

3、的優(yōu)缺點(diǎn)后，設(shè)計(jì)了八自由度內(nèi)窺鏡機(jī)器人。其定位機(jī)構(gòu)為冗余結(jié)構(gòu)，前端的內(nèi)窺鏡操作機(jī)構(gòu)則為遠(yuǎn)心機(jī)構(gòu)。基于D-H方法，建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)坐標(biāo)系，求出了末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解，運(yùn)用齊次變換矩陣給出運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的解析解，采用矢量積法給出雅可比矩陣，并進(jìn)行了機(jī)器人的冗余特性分析。
　　利用Pro/E三維造型軟件建立了模塊化實(shí)體模型，將所生成的裝配體通過(guò)Mech/Pro接口導(dǎo)入到虛擬樣機(jī)軟件ADAMS中，建立了腹腔鏡機(jī)器人持鏡手臂的虛擬樣機(jī)。