绳驱动手术器械动力学建模与回差补偿控制

发布时间：2025-02-11 15:54

　　与传统的微创手术相比,机器人微创手术近年来体现出视野相对更加清晰、操作也更加精细等的优势。但是,机器人微创手术的发展过程中也仍有一些挑战。常用的微创手术机器人从手端包含有持镜臂和持械臂等部分构成。通常持械臂需要进入人体,所以就面临着操作空间较小、灵活度与精度要求较高等问题,钢丝绳进行手术器械传动可以很好地满足这些要求。但是钢丝绳传动过程中,机械间隙、绳轮间摩擦力以及钢丝绳变形等问题的存在,导致手术器械操作滞后的现象,这对绳驱动手术器械的临床应用带来了较大干扰。为解决传动过程中的回差现象,本文进行了绳驱动手术器械的动力学建模以及回差辨识与补偿控制等方面的研究。本文结合现有的绳驱动手术器械传动模型进行建模,分析出绳轮间摩擦力的存在是导致手术器械回差现象的一个重要原因。因此,本文对摩擦力模型进一步分析,得到绳轮间包角、钢丝绳刚度、摩擦系数等影响绳轮间摩擦力的因素,并给出了优化指导建议,并根据绳驱动手术器械传动过程,分析出电流能够作为手术器械回差阶段的判断依据。根据对传动过程的分析,得到电流可以作为判断手术器械是否处于回差阶段的依据。并且根据电流在不同的回差、非回差阶段的特征,将手术器械传动过程...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1微创手术与传统手术

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-1-第1章绪论1.1课题背景及意义微创手术，就是指结合腹腔镜、胸腔镜等一些现代的医疗内窥镜和相应的手术设备进行的手术。与传统手术相比，它具有创伤小，痛苦少，恢复快，出血少，住院时间相对传统手术较短的优点，其工作示意图如图1-1所示。但是，在带来便利....

图1-2机器人微创手术

诵。?纯嗌伲?指纯欤?鲅?伲?住院时间相对传统手术较短的优点，其工作示意图如图1-1所示。但是，在带来便利的同时，它也具有很多诸如需要专人把持腹腔镜，手持式器械具有自由度较小，手术操作的灵活性降低，并且手术操作的准确性容易受到医生手的晃动的影响等的缺点，此外，手术操作具有的杠杆效....

图1-3存在回差的微创手术机器人主从映射关系图

术研究，而且有助于中国医疗产业的可持续发展，为中国带来巨大的经济效益。这也是来自手部系统的微创手术机器人的控制。这同样也是本文进行从手的建模优化控制发展的目的和意义。目前来说，市面上的微创机器人从手方面大多采用柔性传动方式，主要原因是绳轮传动占用空间较孝灵活性较强、不易受工作环境....

图1-5DaVinci手术机器人系统

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-a)DaVinci机器人b)DaVinci在手术中的应用图1-5DaVinci手术机器人系统在国内，手术机器人的研究起步较晚，一些大学和医院在手术机器人的研究和应用方面已取得了一系列的成果，并在脑神经外科、胆囊摘除手术、泌尿科手术、心脏修复、人....

本文编号：4033494