泌尿外科微创手术机器人结构设计与分析
发布时间：2020-10-02 10:16
现阶段,泌尿外科领域中的大多微创手术都是采用人工操作,从而导致手术医生的临床经验和操作技能熟练度等因素在很大程度上影响手术效果、手术时间以及术后病人康复时间。因此,研发一种专门用于泌尿外科微创手术的机器人来代替手术医生操作具有十分重要的理论意义和应用价值。本文针对传统泌尿外科微创手术中存在的问题,设计了一种六自由度泌尿外科微创手术机器人。首先,根据泌尿外科微创手术的特点,确定手术机器人的设计原则和应当具备的功能,选择合理的机构构型,进而采用模块化设计方法,详细设计了一种包括位置调整机构和姿态调整机构的机器人本体结构,并对涉及主要运动的部件进行了分析选型和有限元分析,确保其符合泌尿外科微创手术的实际需要。其次,利用改进后的D-H法建立了泌尿外科微创手术机器人的运动学模型,分析了其正逆运动学,求得了运动学正解和逆解,并验证了有效性;进而采用微分变换法求得了手术机器人的速度雅克比矩阵,对机器人末端执行器与各关节之间的微分运动关系作了分析。在此基础上,采用Lagrange方程法建立对泌尿外科微创手术机器人的动力学进行了合理建模,推导了系统动力学方程,分析了各关节受力和运动之间的信息传递关系,为研究手术机器人的动态特性和控制算法设计提供了理论依据。最后,以实际手术需求为主要依据,以MATLAB软件和ADAMS仿真软件为平台,对泌尿外科微创手术机器人的关节轨迹、末端工作空间、定点旋转运动、往复直线运动以及动力学进行了相关仿真,分析了各个关节的速度、位移、受力等变化曲线,验证了泌尿外科微创手术机器人运动学、动力学模型的正确性和合理性,从而确保了机器人能有效实现预期动作。此外,还简单设计了泌尿外科微创手术机器人的实验方案。图58幅,表5个,参考文献74篇。
【学位单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R699;TP242
【部分图文】：
１绪论逡逑节置换、颅颔面穿刺、胸腔腹腔微创手术、神经外科、胆囊摘除、整形外科、心脏修逡逑复、介入放射治疗、泌尿外科和妇科等ｉｍ。手术机器人的研宄发展历程如图１－１所示。逡逑□ＢＰ豪？逡逑１９８０逦ｉ９９0逦２０００逦２００５逦２０１０逦２０１７逡逑。．产d剩ⅲ危义希桑梗耍冲澹粒睿瑁颍铮猓铮殄澹剩桑簦翦危苠鍨楀澹玻埃埃村澹停椋悖颍镥澹龋幔睿溴危玻埃保板澹裕桑五澹粒郑慑义希戾澹礤蜗欤铃义希玻埃埃插澹牛睿溴澹粒螅螅椋螅翦危郑蒎纹辏垮澹义希鳎玻
本文编号：2832278
【学位单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R699;TP242
【部分图文】：
１绪论逡逑节置换、颅颔面穿刺、胸腔腹腔微创手术、神经外科、胆囊摘除、整形外科、心脏修逡逑复、介入放射治疗、泌尿外科和妇科等ｉｍ。手术机器人的研宄发展历程如图１－１所示。逡逑□ＢＰ豪？逡逑１９８０逦ｉ９９0逦２０００逦２００５逦２０１０逦２０１７逡逑。．产d剩ⅲ危义希桑梗耍冲澹粒睿瑁颍铮猓铮殄澹剩桑簦翦危苠鍨楀澹玻埃埃村澹停椋悖颍镥澹龋幔睿溴危玻埃保板澹裕桑五澹粒郑慑义希戾澹礤蜗欤铃义希玻埃埃插澹牛睿溴澹粒螅螅椋螅翦危郑蒎纹辏垮澹义希鳎玻
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