图像导航下的落地式穿刺手术机器人设计及轨迹规划

发布时间：2021-06-27 07:41

　　针对胸腹部肿瘤的放射性粒子植入手术,设计开发了一套基于CT图像导航的穿刺手术机器人。根据临床手术需求和规范,对穿刺手术机器人进行了结构设计、运动学分析、静力学分析、动力学分析、轨迹规划以及联合平台仿真等工作,主要研究内容如下:首先,根据临床的手术需求,进行了落地式胸腹部穿刺手术机器人设计。确定了机器人的整体构型,采用落地式的安装方式。针对自动穿刺,运用双臂模式,使得导向器定位模块与穿刺针穿刺模块分开。机器人机械臂的主体采用SCARA结构,在满足工作空间的同时,更加灵活。其次,对落地式胸腹部穿刺手术机器人进行了运动学分析、静力学分析以及动力学分析。采用D-H法对机器人进行了运动学的正逆解分析,推导出了雅克比矩阵,完成了灵活度计算,优化了机器人大小臂杆长。基于SolidWorks Simulation插件和ADAMS平台分别对机器人整体进行了静力学分析和动力学分析,为电机的选型和机器人的轻量化提供了依据。最后,对机器人的运动轨迹进行了规划。结合模体实验中的CT图像,采用人工势能场法,进行了工作空间下的避障路径规划。分别采用五次多项式插值法和七次多项式插值法,对机器人操作空间内的位移、速度、... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【部分图文】：

连人式胸腹腔穿刺手术机器人系统

第一章绪论7配合负压垫使用，临床负压垫将患者固定在一个相对不变的姿势，从而可以使得呼吸造成的部分误差得到补偿。连床式穿刺手术机器人另一个不足是，由于其大多为龙门式的结构，病人进出机器人不便，特别是遇到意外的紧急情况，无法及时使得机器人与病人脱离，增加了使用时的风险。并且由于机器人的体积和自身重量较大，医疗人员在装卸时无法单人完成，使用前后通常需要多人参与，这点在半开放式的手术机器人上更加明显，半开放式手术机器人需要根据肿瘤的位置来调整床身左右的安装位置。(a)(b)(c)(d)(e)(f)图1-4连床式胸腹腔穿刺手术机器人系统Figure1-4Table-mountedneedleplacementroboticsystemforthoraxandabdomen来自印度的影像引导介入性治疗方案厂商PerfintHealthcare生产的ROBIO-EX[33]手术定位辅助治疗手术机器人，如图1-5所示，是为数不多的落地式胸腹腔穿刺手术机器人。该机器人已经获得了CE认证，在一些世界顶级医院内安装

落地式穿刺Figure1-5Floor-mountedneedlepla

【参考文献】：
期刊论文
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[3]中国癌症发病、死亡现状与趋势分析[J]. 曾倩,崔芳芳,宇传华,张干深.  中国卫生统计. 2016(02)
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博士论文
[1]基于三维超声图像的穿刺手术机器人辅助系统研究[D]. 孙银山.哈尔滨工业大学 2011

硕士论文
[1]核磁共振兼容的手术穿刺定位机器人研制[D]. 孟纪超.上海交通大学 2012



本文编号：3252429