新型微创腹腔手术机器人运动学及工作空间研究
发布时间：2021-10-19 20:47
新的医学模式（生物、心理、社会医学）不断地发展,逐渐影响着我们对疾病的诊治,“无疤痕技术”正是迎合了新的医学模式的发展需求,成为了研究的热点问题。传统单孔多通道手术的手术器械在切口处之间的互相干涉,会降低操作的灵活性,无法完成精细的手术操作,但经脐单孔腹腔镜手术实现了腹部体表的无疤痕化,受到越来越多患者的欢迎。因此本文主要对应用于单孔微创手术的新型微创腹腔手术机器人系统进行初步的运动工作空间研究。对新型微创腹腔手术机器人系统的设计要求做了分析,并在此基础上,对一种新型微创腹腔手术机器人系统的工作原理和基本手术动作流程做了阐述。结合单孔微创技术特点和系统设计所需的1:2的折叠比,对系统的微型Stewart平台、衔接臂、环形平台、末端手术器械和可视化单元进行结构尺寸的确定与分析。运用UG软件对环形平台进行建模,并对环形平台在手术过程中的展开与收缩进行运动学仿真分析,得到相关运动副对应点的位移、速度和加速度的变化曲线,为以后环形平台的微位移运动研究做了铺垫。选取不同的医用金属材料,以环形平台的单杆为研究对象,运用COMSOL软件对其进行静力学分析,对比分析所选取的材料,选取较为合适的材料。根...
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
开放式手术和微创手术Fig.1-1Opensurgeryandminimallyinvasivesurgery
图 1-2AESOP 手术机器人 图 1-3 ZEUS 手术机器人系统Fig.1-2 AESOP surgical robot system Fig.1-3 ZEUS surgical robot system2001 年，美国 Intuitive Surgical 公司开发出 Da Vinci 手术机器人系统[19]，该采用主从控制的方式来操作机器人，由主控制台、手术器械和机器人车三部成，如图 1-4 所示。主控台作为医生与机器人的人机交互接口，医生通过手部和脚踏板的动作来控制四个机械手臂和手术器械，其中中间臂为内窥镜持镜臂微创手术过程中，可以通过医生对脚踏板的控制来实现内窥镜对病灶区域图调节，为医生提供清晰、稳定的、实时的 3D 图像；医生通过对机械臂的控制整手术器械的姿态完成对病灶区域组织的夹持、切割等相关手术动作；相比统手术器械，末端的手术器械是类人手腕式结构，具有更高的灵活度，便于操作[20-21]。
图 1-2AESOP 手术机器人 图 1-3 ZEUS 手术机器人系统Fig.1-2 AESOP surgical robot system Fig.1-3 ZEUS surgical robot system2001 年，美国 Intuitive Surgical 公司开发出 Da Vinci 手术机器人系统[19]，该采用主从控制的方式来操作机器人，由主控制台、手术器械和机器人车三部成，如图 1-4 所示。主控台作为医生与机器人的人机交互接口，医生通过手部和脚踏板的动作来控制四个机械手臂和手术器械，其中中间臂为内窥镜持镜臂微创手术过程中，可以通过医生对脚踏板的控制来实现内窥镜对病灶区域图调节，为医生提供清晰、稳定的、实时的 3D 图像；医生通过对机械臂的控制整手术器械的姿态完成对病灶区域组织的夹持、切割等相关手术动作；相比统手术器械，末端的手术器械是类人手腕式结构，具有更高的灵活度，便于操作[20-21]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]医用无镍不锈钢的研究与应用[J]. 王青川,张炳春,任伊宾,杨柯. 金属学报. 2017(10)
[2]生物医用金属材料的研究应用现状及发展趋势[J]. 张永涛,刘汉源,王昌,程军,石瑾,王岚,于振涛. 热加工工艺. 2017(04)
[3]六自由度Stewart平台运动学遗传神经网络正解[J]. 李晶. 舰船科学技术. 2017(04)
[4]Newtom-Raphson迭代法[J]. 郝艳花. 山西大同大学学报(自然科学版). 2016(05)
[5]一种具有柔性腕部的新型微创手术工具的设计[J]. 张健,李进华,李建民,孔康,崔梦超. 机械科学与技术. 2016(08)
[6]六自由度Gough-Stewart并联机构的姿态能力[J]. 李保坤,郭永存,曹毅. 北京工业大学学报. 2016(05)
[7]Gough-Stewart并联机构姿态空间与全局姿态能力分析[J]. 李保坤,郭永存,王传礼,曹毅. 工程设计学报. 2015(05)
[8]经阴道腹腔镜胆囊切除术的临床应用[J]. 向川南,姚健,王宁,桑晓梅. 西部医学. 2015(08)
[9]基于BP神经网络的Stewart平台位姿正解算法研究[J]. 张宗之,秦俊奇,陈海龙,刘平松. 机械传动. 2015(06)
[10]腹腔镜阑尾切除术阑尾残端荷包缝合包埋与Hem-o-lok的比较[J]. 张永康,王玉珍,杜明国,廖晓锋. 中国微创外科杂志. 2014(06)
博士论文
[1]微创手术机器人图像系统设计方法与空间映射策略研究[D]. 苏赫.天津大学 2016
[2]腹腔微创手术机器人系统关键技术研究[D]. 冯美.哈尔滨工业大学 2012
[3]带有主被动关节的辅助腹腔镜手术机器人研究[D]. 董九志.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]多关节单通道微创手术机器人的结构优化及其运动控制系统设计[D]. 韩世鹏.贵州大学 2017
[2]基于双目磁锚定手术机器人无标定视觉伺服控制研究[D]. 卢钰.哈尔滨工业大学 2016
[3]星箭隔振适配器参数特性分析与隔振性能研究[D]. 张鑫.哈尔滨工业大学 2016
[4]空间六自由度位姿调整平台运动性能研究[D]. 齐凯.重庆大学 2016
[5]固体火箭发动机芯模喷涂设备机构设计与运动仿真分析[D]. 裴希瑶.北方工业大学 2016
[6]Stewart并联机构特性及自适应控制研究[D]. 谭健.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于人机交互的自主式微创手术机器人研究[D]. 吴利涛.河南工业大学 2015
[8]基于改进遗传—蚁群算法的机载相控阵雷达隔振Stewart平台运动学位置解法研究[D]. 吴占雨.合肥工业大学 2015
[9]基于绳牵引并联机构的微创手术器械研究[D]. 蔡进.上海工程技术大学 2015
[10]磁锚定腹腔内手术机器人结构设计分析与实验研究[D]. 刘星洋.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3445576
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
开放式手术和微创手术Fig.1-1Opensurgeryandminimallyinvasivesurgery
图 1-2AESOP 手术机器人 图 1-3 ZEUS 手术机器人系统Fig.1-2 AESOP surgical robot system Fig.1-3 ZEUS surgical robot system2001 年，美国 Intuitive Surgical 公司开发出 Da Vinci 手术机器人系统[19]，该采用主从控制的方式来操作机器人，由主控制台、手术器械和机器人车三部成，如图 1-4 所示。主控台作为医生与机器人的人机交互接口，医生通过手部和脚踏板的动作来控制四个机械手臂和手术器械，其中中间臂为内窥镜持镜臂微创手术过程中，可以通过医生对脚踏板的控制来实现内窥镜对病灶区域图调节，为医生提供清晰、稳定的、实时的 3D 图像；医生通过对机械臂的控制整手术器械的姿态完成对病灶区域组织的夹持、切割等相关手术动作；相比统手术器械，末端的手术器械是类人手腕式结构，具有更高的灵活度，便于操作[20-21]。
图 1-2AESOP 手术机器人 图 1-3 ZEUS 手术机器人系统Fig.1-2 AESOP surgical robot system Fig.1-3 ZEUS surgical robot system2001 年，美国 Intuitive Surgical 公司开发出 Da Vinci 手术机器人系统[19]，该采用主从控制的方式来操作机器人，由主控制台、手术器械和机器人车三部成，如图 1-4 所示。主控台作为医生与机器人的人机交互接口，医生通过手部和脚踏板的动作来控制四个机械手臂和手术器械，其中中间臂为内窥镜持镜臂微创手术过程中，可以通过医生对脚踏板的控制来实现内窥镜对病灶区域图调节，为医生提供清晰、稳定的、实时的 3D 图像；医生通过对机械臂的控制整手术器械的姿态完成对病灶区域组织的夹持、切割等相关手术动作；相比统手术器械，末端的手术器械是类人手腕式结构，具有更高的灵活度，便于操作[20-21]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]医用无镍不锈钢的研究与应用[J]. 王青川,张炳春,任伊宾,杨柯. 金属学报. 2017(10)
[2]生物医用金属材料的研究应用现状及发展趋势[J]. 张永涛,刘汉源,王昌,程军,石瑾,王岚,于振涛. 热加工工艺. 2017(04)
[3]六自由度Stewart平台运动学遗传神经网络正解[J]. 李晶. 舰船科学技术. 2017(04)
[4]Newtom-Raphson迭代法[J]. 郝艳花. 山西大同大学学报(自然科学版). 2016(05)
[5]一种具有柔性腕部的新型微创手术工具的设计[J]. 张健,李进华,李建民,孔康,崔梦超. 机械科学与技术. 2016(08)
[6]六自由度Gough-Stewart并联机构的姿态能力[J]. 李保坤,郭永存,曹毅. 北京工业大学学报. 2016(05)
[7]Gough-Stewart并联机构姿态空间与全局姿态能力分析[J]. 李保坤,郭永存,王传礼,曹毅. 工程设计学报. 2015(05)
[8]经阴道腹腔镜胆囊切除术的临床应用[J]. 向川南,姚健,王宁,桑晓梅. 西部医学. 2015(08)
[9]基于BP神经网络的Stewart平台位姿正解算法研究[J]. 张宗之,秦俊奇,陈海龙,刘平松. 机械传动. 2015(06)
[10]腹腔镜阑尾切除术阑尾残端荷包缝合包埋与Hem-o-lok的比较[J]. 张永康,王玉珍,杜明国,廖晓锋. 中国微创外科杂志. 2014(06)
博士论文
[1]微创手术机器人图像系统设计方法与空间映射策略研究[D]. 苏赫.天津大学 2016
[2]腹腔微创手术机器人系统关键技术研究[D]. 冯美.哈尔滨工业大学 2012
[3]带有主被动关节的辅助腹腔镜手术机器人研究[D]. 董九志.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]多关节单通道微创手术机器人的结构优化及其运动控制系统设计[D]. 韩世鹏.贵州大学 2017
[2]基于双目磁锚定手术机器人无标定视觉伺服控制研究[D]. 卢钰.哈尔滨工业大学 2016
[3]星箭隔振适配器参数特性分析与隔振性能研究[D]. 张鑫.哈尔滨工业大学 2016
[4]空间六自由度位姿调整平台运动性能研究[D]. 齐凯.重庆大学 2016
[5]固体火箭发动机芯模喷涂设备机构设计与运动仿真分析[D]. 裴希瑶.北方工业大学 2016
[6]Stewart并联机构特性及自适应控制研究[D]. 谭健.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于人机交互的自主式微创手术机器人研究[D]. 吴利涛.河南工业大学 2015
[8]基于改进遗传—蚁群算法的机载相控阵雷达隔振Stewart平台运动学位置解法研究[D]. 吴占雨.合肥工业大学 2015
[9]基于绳牵引并联机构的微创手术器械研究[D]. 蔡进.上海工程技术大学 2015
[10]磁锚定腹腔内手术机器人结构设计分析与实验研究[D]. 刘星洋.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3445576
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