便携式生物组织摩擦力测试系统的设计

发布时间：2020-05-29 08:12

【摘要】：智能化机器人渐渐步入人们的生活,涉及到方方面面,提高着人们的生产效率和改善着人们的生活方式。在医疗方面,手术机器人应用到实际临床中,提高了手术的效率,人机结合明显提高了医疗技术水平。但是机器人缺少力学感知,又没有力反馈系统,在手术操作过程中,不能准确的获取手臂与生物组织之间的接触力,造成组织意外损伤,给患者带来巨大的伤害。所以如何运用高科技的方法,使机器人手臂反馈与生物组织接触的力学信息,就能从根本上解决这个问题,为手术机器人的普及奠定安全基础,彻底解决人们的后顾之忧,使医疗技术水平大幅度的提高。一个颠覆式的变革时代即将来临。本文首先分析了手术机器人在国内外的发展现状,并且列举了最近几年国内外医疗器械的市场情况,从侧面也反映了医疗行业的行情或者说手术机器人的市场需求。通过分析得出:国内外的销售情况逐年增加,并且国内的增加速度远远大于国外的速度,反映出国内的市场前景会更好,但是国内的技术水平不高,造成进口的医疗器械比重较大,成本加重,所以后面提到医疗器械再制造,手术机器人再制造能够节约医院运营成本。再制造行业也是中国制造2025中提到的一个新兴产业,发展潜力很大,通过理论的分析医疗器械的权重比例,客观的说明了它的可行性。其次,对实验装置的硬件结构整体设计方案进行了对比论证,通过各个方案优缺点的对比和实验需求的分析,我们选定总体结构方案一作为本次装置的终选,方案一包括机械部分、控制硬件部分和控制软件部分。机械部分包括:丝杠模组副、肠道夹具和测试平台。控制硬件包括:西门子PLC、松下伺服电机、光纤传感器以及各个连接的电路;控制软件部分是通过梯形图编制程序,并以流程图的形式形象说明,并利用Basic语言对采集模块进行了编程,此方案传动精度较高,方便测量和实验分析。最后,使用Kingview6.55开发了便携式摩擦力测力装置的人机交互界面系统,主要由用户管理、历史储存曲线、实时采集曲线、运动控制模块等组成。在此基础上,进行调试,结果表明,测力系统能够实现基本功能,稳定可靠,方便实用。
【图文】：

示意图,微创手术,示意图

，、手术器械进入病人体内，在内镜的引导下来完成各种手术的操作，实现病原体的祛除，逡逑达到了微创治疗的目的［１］。随着科技的进步，现在各种学科交叉的趋势明显，信息、微逡逑电子、电气、自动化、精密制造、机器人等技术联合创新，无疑提高了医疗器械诊断逡逑的安全性、准确度和治疗的质量［２４］。它虽然具有这些优点或者说优势，但是也存在着逡逑很多问题，比如：缺乏力反馈、脏器穿刺孔瘘、腹腔感染、摄像头不稳等。并且目前逡逑的研究还处于基础阶段，主要应用于动物实验，离技术成熟及推广应用还是有相当一逡逑段距离［５］，需要相关研究人员再接再厉，攻克各种技术难关，为手术机器人的发展奠定逡逑一定理论基础。逡逑目前经过大量临床实验表明，手术器械经过自然腔道的时候，存在一些弊端，总逡逑结如下：在手术机器人执行任务的过程中，在人体内部进行反复的推拉和旋转，在医逡逑生操作手术时候只能仅仅依靠腕部的感觉和经验来估计器械和组织接触的力，，如图逡逑ｌ－ｌ（ａ）（ｂ）所示。逡逑

语音识别技术,定位设计,外科医生,窥镜

量化的看到器械与组织接触的力。只有增加力反馈和一些感官传感器，人机交互才能逡逑够实现，才能够提高人在虚拟环境下的沉浸感，实现手术机器人的智能化［７１。手术机器逡逑人系统如图１－２所示。逡逑图１－２智能化手术机器人操作示意图逡逑１．２手术机器人在国内外相关研究现状逡逑手术机器人的出现，己经改变了传统意义上的医疗形式，使手术模式发生了革命逡逑性的变化，克服了由许多人因为手术操作环境和条件所带来的一系列问题。并且随着逡逑医疗水平的提高和工业技术的发展，语音识别技术、图像压缩和数据传输技术研究的逡逑不断进步，手术机器人在临床上应用进程，越来越受到重视，世界各国都在此领域加逡逑强研究。逡逑１．２．１手术机器人国外研究状况逡逑德国人在２０世纪９０年代的时候就己经研发出了一个ＴｉｓｋａＥｎｄｏａｍ系统［８］。该医逡逑疗机器人利用电磁摩擦技术获得关节的稳定可视化定位，定位设计为被动式。手术过逡逑程中，外科医生可通过脚踏板来对内窥镜进行控制，可以查看到各个角度，得到广阔逡逑的手术视野ｍ，用途较为广泛。逡逑
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH77;TP242

【参考文献】