微创血管介入手术机器人的力反馈与导丝定位精度分析

发布时间：2024-05-17 22:19

　　为解决现有微创血管介入手术机器人导丝定位精度低与力信息获取难的问题,提出了一种具有可以快速消毒、能获取导丝末端阻力、导丝定位精度高等优点的新型导丝递送机构。首先针对介入手术的实际需求,设计了一款血管介入手术机器人递送机构原型;然后进行了机器人系统的动力学模型简化与计算;最后设计了一种新型模糊滑模控制器,并在导丝递送位置性能测试实验平台上输入多种典型信号,对系统的导丝递送位置精度进行试验研究。试验结果表明,输入不同的正弦信号,所给出的控制器可以大幅度提高系统的导丝递送位置控制性能,对于提高微创血管介入手术机器人的安全保障机制提供了重要的参考和试验基础。

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【部分图文】：

图1主从位置滑模控制结构

医生端操作机构采集医生的操作信息传递给递送机构,递送机构通过跟踪操作机构的位置信息实现对导管/导丝的介入操作。但这种控制策略存在系统逼近滑模面过程中的高频抖振问题,对手术过程中导丝的定位精度会造成一定的影响。因此,仅采用滑模控制器实现对导丝的位置控制,其控制精度并不会有较大的提高....

图2患者端递送机构设计

患者端递送机构设计如图2所示。患者端递送机构主要由Y型阀固定架、固定指、移动指、旋转指、夹持爪组成。其中Y型阀固定架用于导丝的微调,移动指用于导丝的轴向递送,固定指用于导丝的固定,旋捻指用于导丝的旋捻,夹持爪用于导丝的夹持并可实现导丝夹持力的线性调节,通过固定指与移动指的配合,可....

图3旋转指机构设计

旋转指机构设计如图3所示。旋转指机构模仿医生进行微创血管介入手术时的手部搓捻导丝动作,图3(a)为特殊同步带缠绕方式,用于夹持爪的旋捻动作,可实现导丝的周向旋转运动。图3(b)为旋转指构型,主动带轮连接伺服电机实现旋捻导丝动作,张紧轮用于同步带的张紧,通过外侧支板的设计实现夹持爪....

图4夹持爪结构设计

本文设计了一种新型夹持力大小可线性调节的导丝夹持机构,夹持爪结构设计如图4所示。通过伺服电机带动绳轮A实现滑套沿轴向的运动,通过弹簧的拉伸与压缩控制夹持爪形变量的大小,进而实现导丝夹持力的线性变化。1.3导丝末端阻力信号获取与调节原理

本文编号：3976053