泌尿微创手术机器人末端运动空间分析及轨迹规划
发布时间：2021-10-05 00:26
随着机器人技术在医学领域的广泛应用,微创外科手术机器人近年来也逐渐成为研究的热门话题,相较于传统的微创外科手术,机器人系统的介入,有效的提高了整个手术操作的精准度、灵活度和稳定性,节省了医生的体力,也为患者减小了手术痛苦。虽然各式微创手术机器人的研究取得了许多丰硕的成果,但专门应用于泌尿类微创手术的机器人少之又少。传统的泌尿类微创手术均是由医生手持医疗器械独立完成长时间的手术操作,体力消耗大且存在一定的操作误差,对患者可能造成二次伤害,使得手术风险加大,针对这一情况,本文提出一种将机械臂与传统输尿管镜相结合的新型泌尿微创手术机器人设计方案,为了使该机器人能够在有限的工作空间内完成各种手术动作,达到实际操作要求,本文对其末端的运动空间进行分析研究,同时采用不同的算法对末端的运动轨迹进行规划,选择出符合要求的最优轨迹规划方法。主要研究内容如下:（1）根据泌尿类微创手术的要求,提出了一种六自由度的泌尿微创手术机器人构型,对其正、逆运动学问题进行求解并通过随机选取的几组关节变量验证了解的正确性,便于运动空间分析时随机点的选取,有利于运动轨迹上各点对应的关节变量的求解。（2）基于正向运动学分析的...
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Aesop微创手术机器人系统
（a）主操作手 （b）从操作手图 1-2 ZEUS 微创手术机器人系统0 年，美国的 Intuitive Surgical 公司成功的推出了第一台获得美国食批准销售的商业手术机器人—“Da Vinci”[16]，该机器人主要由主腹腔镜成像系统组成，医生通过主从控制模式完成主操控台对从手 1-3 所示。Da Vinci 外科手术机器人系统不仅能为医生提供三维立具备自动纠错功能，可过滤掉医生因疲劳而产生的手部颤动，减少为失误，也在一定程度上增强了手术的安全性、稳定性、精确性和个手术过程中采用坐姿进行操作，节省了体力，有利于腹腔镜手术外科手术、泌尿外科手术等用时较长的复杂手术。尽管 Da Vinci 系中取得了骄人成果，但是该系统高昂的购置成本与后期维护费用使无力承担，这极大的影响了它在更大范围内的推广使用。
（a）主操作手 （b）从操作手图 1-2 ZEUS 微创手术机器人系统2000 年，美国的 Intuitive Surgical 公司成功的推出了第一台获得美国食品药品管理局批准销售的商业手术机器人—“Da Vinci”[16]，该机器人主要由主从手控统及腹腔镜成像系统组成，医生通过主从控制模式完成主操控台对从手的操作，如图 1-3 所示。Da Vinci 外科手术机器人系统不仅能为医生提供三维立体的视像，还具备自动纠错功能，可过滤掉医生因疲劳而产生的手部颤动，减少了手术中的人为失误，也在一定程度上增强了手术的安全性、稳定性、精确性和灵活性生在整个手术过程中采用坐姿进行操作，节省了体力，有利于腹腔镜手术、胸科、心脏外科手术、泌尿外科手术等用时较长的复杂手术。尽管 Da Vinci 系统在临用过程中取得了骄人成果，但是该系统高昂的购置成本与后期维护费用使得许多和地区无力承担，这极大的影响了它在更大范围内的推广使用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蒙特卡洛法的模块化机器人工作空间分析[J]. 苑丹丹,邓三鹏,王仲民. 机床与液压. 2017(11)
[2]六自由度搬运机器人动力学分析及仿真[J]. 王殿君,关似玉,陈亚,刘占民. 机械设计与制造. 2017(01)
[3]当代微创外科前沿和热点问题[J]. 嵇振岭. 手术. 2016(03)
[4]主被动混合式微创手术机械臂机构设计及灵巧度优化[J]. 马如奇,董为,杜志江,李刚. 机器人. 2013(01)
[5]机器人在微创外科手术中的应用[J]. 徐兆红,宋成利,闫士举. 中国组织工程研究与临床康复. 2011(35)
[6]达芬奇机器人腹部手术75例皮肤护理的探讨[J]. 卫冰,张建国,候宝莲,李华丽,郑艳芳,程菲. 西南国防医药. 2010(10)
[7]大型喷浆机器人的雅可比矩阵求解[J]. 闫成新. 组合机床与自动化加工技术. 2010(07)
[8]腹腔微创手术机器人虚拟手术仿真系统研究[J]. 付宜利,杨青,朴明波,潘博. 机械与电子. 2010(06)
[9]工业机器人空间曲线实时轨迹规划算法[J]. 汪鎏,马国红,张华. 微计算机信息. 2010(05)
[10]冠心病外科治疗进展[J]. 杨涛. 山东医药. 2008(41)
博士论文
[1]脊柱微创手术机器人系统（遥控型）及关键技术研究[D]. 张鹤.第三军医大学 2012
硕士论文
[1]六轴机器人仿真示教系统研究与实现[D]. 蔡楷倜.江南大学 2017
[2]碳纤维自动铺放机械臂的力/位置混合控制方法研究[D]. 李毅.燕山大学 2016
[3]被动式7-DOF微创腹腔手术机器人结构设计及术前摆位研究[D]. 孙立强.哈尔滨工程大学 2014
[4]微创手术机器人主从控制系统构建及实现研究[D]. 杨永璐.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于MATLAB的5自由度机器人仿真研究[D]. 翟昭伟.东北大学 2013
[6]六自由度工业机器人运动学标定的研究[D]. 龚星如.南京航空航天大学 2012
[7]绳牵引摄像机器人运动特性分析[D]. 于亮亮.西安电子科技大学 2012
[8]6R型工业机器人关节刚度辨识与实验研究[D]. 陈玉山.华中科技大学 2011
[9]一种六自由度机器人的开发与轨迹规划算法研究[D]. 颜世周.山东理工大学 2009
[10]水火弯板机器人控制问题的研究[D]. 王小满.大连理工大学 2007
本文编号：3418632
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Aesop微创手术机器人系统
（a）主操作手 （b）从操作手图 1-2 ZEUS 微创手术机器人系统0 年，美国的 Intuitive Surgical 公司成功的推出了第一台获得美国食批准销售的商业手术机器人—“Da Vinci”[16]，该机器人主要由主腹腔镜成像系统组成，医生通过主从控制模式完成主操控台对从手 1-3 所示。Da Vinci 外科手术机器人系统不仅能为医生提供三维立具备自动纠错功能，可过滤掉医生因疲劳而产生的手部颤动，减少为失误，也在一定程度上增强了手术的安全性、稳定性、精确性和个手术过程中采用坐姿进行操作，节省了体力，有利于腹腔镜手术外科手术、泌尿外科手术等用时较长的复杂手术。尽管 Da Vinci 系中取得了骄人成果，但是该系统高昂的购置成本与后期维护费用使无力承担，这极大的影响了它在更大范围内的推广使用。
（a）主操作手 （b）从操作手图 1-2 ZEUS 微创手术机器人系统2000 年，美国的 Intuitive Surgical 公司成功的推出了第一台获得美国食品药品管理局批准销售的商业手术机器人—“Da Vinci”[16]，该机器人主要由主从手控统及腹腔镜成像系统组成，医生通过主从控制模式完成主操控台对从手的操作，如图 1-3 所示。Da Vinci 外科手术机器人系统不仅能为医生提供三维立体的视像，还具备自动纠错功能，可过滤掉医生因疲劳而产生的手部颤动，减少了手术中的人为失误，也在一定程度上增强了手术的安全性、稳定性、精确性和灵活性生在整个手术过程中采用坐姿进行操作，节省了体力，有利于腹腔镜手术、胸科、心脏外科手术、泌尿外科手术等用时较长的复杂手术。尽管 Da Vinci 系统在临用过程中取得了骄人成果，但是该系统高昂的购置成本与后期维护费用使得许多和地区无力承担，这极大的影响了它在更大范围内的推广使用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蒙特卡洛法的模块化机器人工作空间分析[J]. 苑丹丹,邓三鹏,王仲民. 机床与液压. 2017(11)
[2]六自由度搬运机器人动力学分析及仿真[J]. 王殿君,关似玉,陈亚,刘占民. 机械设计与制造. 2017(01)
[3]当代微创外科前沿和热点问题[J]. 嵇振岭. 手术. 2016(03)
[4]主被动混合式微创手术机械臂机构设计及灵巧度优化[J]. 马如奇,董为,杜志江,李刚. 机器人. 2013(01)
[5]机器人在微创外科手术中的应用[J]. 徐兆红,宋成利,闫士举. 中国组织工程研究与临床康复. 2011(35)
[6]达芬奇机器人腹部手术75例皮肤护理的探讨[J]. 卫冰,张建国,候宝莲,李华丽,郑艳芳,程菲. 西南国防医药. 2010(10)
[7]大型喷浆机器人的雅可比矩阵求解[J]. 闫成新. 组合机床与自动化加工技术. 2010(07)
[8]腹腔微创手术机器人虚拟手术仿真系统研究[J]. 付宜利,杨青,朴明波,潘博. 机械与电子. 2010(06)
[9]工业机器人空间曲线实时轨迹规划算法[J]. 汪鎏,马国红,张华. 微计算机信息. 2010(05)
[10]冠心病外科治疗进展[J]. 杨涛. 山东医药. 2008(41)
博士论文
[1]脊柱微创手术机器人系统（遥控型）及关键技术研究[D]. 张鹤.第三军医大学 2012
硕士论文
[1]六轴机器人仿真示教系统研究与实现[D]. 蔡楷倜.江南大学 2017
[2]碳纤维自动铺放机械臂的力/位置混合控制方法研究[D]. 李毅.燕山大学 2016
[3]被动式7-DOF微创腹腔手术机器人结构设计及术前摆位研究[D]. 孙立强.哈尔滨工程大学 2014
[4]微创手术机器人主从控制系统构建及实现研究[D]. 杨永璐.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于MATLAB的5自由度机器人仿真研究[D]. 翟昭伟.东北大学 2013
[6]六自由度工业机器人运动学标定的研究[D]. 龚星如.南京航空航天大学 2012
[7]绳牵引摄像机器人运动特性分析[D]. 于亮亮.西安电子科技大学 2012
[8]6R型工业机器人关节刚度辨识与实验研究[D]. 陈玉山.华中科技大学 2011
[9]一种六自由度机器人的开发与轨迹规划算法研究[D]. 颜世周.山东理工大学 2009
[10]水火弯板机器人控制问题的研究[D]. 王小满.大连理工大学 2007
本文编号：3418632
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