【摘要】：同其他的機(jī)器人相比,微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人最大的特點(diǎn)在于其機(jī)械臂由不動(dòng)點(diǎn)機(jī)構(gòu)(RCM機(jī)構(gòu))組成。本文對(duì)平面和空間兩類RCM機(jī)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)拓?fù)渚C合,選取其中典型的2UPR-UPRR機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,并根據(jù)微創(chuàng)手術(shù)環(huán)境中,RCM機(jī)構(gòu)最被關(guān)注的精度、運(yùn)動(dòng)性能和機(jī)構(gòu)工作空間集成度三個(gè)問(wèn)題,提出了相應(yīng)的指標(biāo),對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)選、尺度優(yōu)化和性能評(píng)價(jià)。具體工作包括如下內(nèi)容:首先,根據(jù)螺旋理論可知,平面機(jī)構(gòu)有三個(gè)共有約束螺旋,且平面RCM機(jī)構(gòu)的多樣性受到了運(yùn)動(dòng)副種類較少和目標(biāo)不動(dòng)點(diǎn)處鉸鏈連接的限制。本文利用此三個(gè)共有約束螺旋,根據(jù)旋量的互易性,提出將平面閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈視為廣義運(yùn)動(dòng)副,拓展了平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副種類,并利用運(yùn)動(dòng)復(fù)現(xiàn)的方式,解除了部分機(jī)構(gòu)和支鏈中目標(biāo)不動(dòng)點(diǎn)處的鉸鏈連接的限制,提出了一系列新型的平面1R-RCM和1R1T-RCM機(jī)構(gòu)構(gòu)型。其次,針對(duì)空間RCM機(jī)構(gòu),本文應(yīng)用基于旋量理論的虛擬鏈法,綜合出了一系列新型的空間RCM機(jī)構(gòu),并選取其中的一種典型的2UPR-UPRR構(gòu)型,進(jìn)行了相應(yīng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,之后利用虛擬樣機(jī)驗(yàn)證了該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)性。最后,針對(duì)各式RCM機(jī)構(gòu),本著面向微創(chuàng)手術(shù)特有的操作環(huán)境的原則,本文提出了一套基于拓?fù)鋵印⑦\(yùn)動(dòng)層和應(yīng)用層的RCM機(jī)構(gòu)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,可對(duì)RCM機(jī)構(gòu)中最被關(guān)心的精度性能、運(yùn)動(dòng)/力傳遞性能、工作空間/體積比性能進(jìn)行評(píng)價(jià),同時(shí)應(yīng)用所分析的2UPR-UPRR機(jī)構(gòu),示例了分析評(píng)價(jià)過(guò)程。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH777;TP242
【圖文】：

(a) 傳統(tǒng)手術(shù) (b) 微創(chuàng)手術(shù)(a) Traditional surgery (b) MIS surgery圖 1-1 傳統(tǒng)手術(shù)與微創(chuàng)手術(shù)對(duì)比Fig 1-1 Traditional surgery VS MIS

(a) 傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù) (b) 機(jī)器人輔助式微創(chuàng)手術(shù)(a) Traditional MIS (b) Robot assisted MIS圖 1-2 傳統(tǒng)與機(jī)器人輔助式微創(chuàng)手術(shù)對(duì)比Fig 1-2 Traditional VS robot assisted MIS

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2716461