隨著對顯微外科手術(shù)需求的日益增加,手術(shù)顯微鏡已作為一種重要的手術(shù)設(shè)備廣泛應(yīng)用于眼科、耳鼻喉科、神經(jīng)外科、口腔科等各種顯微外科手術(shù)。手術(shù)顯微鏡機架的結(jié)構(gòu)也影響著醫(yī)生手術(shù)時操作的便捷性,靈活性。因此擁有緊湊的設(shè)計,充裕的伸展范圍,便捷可靠的操作,滿足不同顯微外科手術(shù)布置方式的手術(shù)顯微鏡機架結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。國外Zeiss,Leica等公司的手術(shù)顯微鏡機架已經(jīng)發(fā)展到相當高的水平。而目前國內(nèi)生產(chǎn)的手術(shù)顯微鏡機架由于機架平衡臂平衡方式等限制,伸展范圍小,不能適用于各科顯微手術(shù)要求。本文同時根據(jù)手術(shù)顯微鏡機架的演變歷史和研究現(xiàn)狀,結(jié)合電磁制動和機器人技術(shù),設(shè)計了一種六自由度電磁鎖緊重力平衡式手術(shù)顯微鏡機架。由于生產(chǎn)手術(shù)顯微鏡機架成本過高,我們需要對所設(shè)計結(jié)構(gòu)的機架關(guān)鍵零部件進行強度校核,保證手術(shù)顯微鏡機架的可靠與可行。并通過建立手術(shù)顯微鏡機架的三維模型,利用有限元分析軟件對有關(guān)結(jié)構(gòu)分析,以此來檢驗設(shè)計的合理性。先提出了機架的總體設(shè)計方案,根據(jù)機架的設(shè)計指標,確定了重力平衡機架的整體構(gòu)型,采用在碼垛機器人上廣泛應(yīng)用的雙平行四邊形機構(gòu)和國外最新的重力平衡結(jié)構(gòu),使得整個手術(shù)顯微鏡能在醫(yī)生手術(shù)期間達到一種... 

【文章來源】：江蘇科技大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 手術(shù)顯微鏡的演變歷程
        1.2.2 手術(shù)顯微鏡機架的重要意義
        1.2.3 國外手術(shù)顯微鏡機架的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)手術(shù)顯微鏡機架的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究意義
    1.4 手術(shù)顯微鏡機架的改進趨勢
    1.5 本文主要工作
第2章 機架的總體方案設(shè)計
    2.1 機架設(shè)計要求及性能指標
    2.2 大機架構(gòu)型
    2.3 機架平衡方式的確定
    2.4 機架臀部設(shè)計
        2.4.1 機架臂部的設(shè)計要求
        2.4.2 雙平行四邊形機構(gòu)簡介
    2.5 本章小結(jié)
第3章 手術(shù)顯微鏡機架結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.1 概述
    3.2 鎖緊裝置設(shè)計
        3.2.1 鎖緊裝置工作原理
        3.2.2 電磁鎖緊參數(shù)設(shè)計
    3.3 轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的設(shè)計
    3.4 重力平衡設(shè)計
    3.5 底座設(shè)計
    3.6 手術(shù)顯微鏡機架整體三維模型
    3.7 本章小結(jié)
第4章 手術(shù)顯微鏡運動學及工作空間分析
    4.1 引言
    4.2 運動學的數(shù)學基礎(chǔ)
        4.2.1 剛體位置及姿態(tài)的描述
        4.2.2 齊次變換矩陣和變換的表示
    4.3 機架的正運動學分析
        4.3.1 正運動學方程的D-H法表示
        4.3.2 手術(shù)顯微鏡機架的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)
        4.3.3 機架的運動學方程
        4.3.4 正運動學模型仿真與驗證
    4.4 機架的逆運動學分析
    4.5 手術(shù)顯微鏡的工作空間
    4.6 蒙特卡洛法求解工作空間
        4.6.1 蒙特卡洛法含義
        4.6.2 基于蒙特卡洛法的機架工作空間求解
    4.7 本章小結(jié)
第5章 手術(shù)顯微鏡機架的有限元分析
    5.1 引言
    5.2 有限元分析概述
    5.3 靜力學分析基礎(chǔ)及ANSYS Workbench軟件簡介
        5.3.1 靜力學理論基礎(chǔ)
        5.3.2 ANSYS Workbench簡介
    5.4 機架平衡臂的靜力學分析
        5.4.1 建立有限元模型
        5.4.2 材料特征及網(wǎng)格劃分
        5.4.3 工況位置及載荷分析
        5.4.4 分析求解
    5.5 大機架典型位姿整機分析
        5.5.1 簡化模型并導入
        5.5.2 網(wǎng)格劃分
        5.5.3 接觸類型及載荷施加
        5.5.4 計算及結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 手術(shù)顯微鏡機架關(guān)鍵部件多目標優(yōu)化設(shè)計
    6.1 引言
    6.2 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型
    6.3 ANSYS Design Exploration工具
    6.4 手術(shù)顯微鏡平衡臂的多目標優(yōu)化
        6.4.1 建立優(yōu)化模型
        6.4.2 優(yōu)化結(jié)果并分析
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]模塊化機器人手臂運動學及仿真研究[J]. 劉鵬,王強,張偉,卞德坤.  自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2017(07)
[2]口腔手術(shù)顯微鏡在非手術(shù)根管治療中的應(yīng)用[J]. 高燕,蔣曉瓊.  口腔疾病防治. 2017(06)
[3]基于蒙特卡洛法六自由度機械臂工作空間研究[J]. 黃賢振.  裝備制造技術(shù). 2016(10)
[4]雙平行四邊形碼垛機器人的運動學分析及功能研究[J]. 柳賀,萬君,曾輝,劉蕾.  機床與液壓. 2015(23)
[5]神經(jīng)外科學領(lǐng)域的微創(chuàng)理念與實踐[J]. 章翔,毛星剛,章薇.  中華神經(jīng)外科疾病研究雜志. 2014(02)
[6]中韓掃描電子顯微鏡發(fā)展情況比較研究[J]. 李志榮,鄭佳,趙蘊華,張旭,趙志耘.  全球科技經(jīng)濟瞭望. 2013(11)
[7]手術(shù)顯微鏡的研究進展及發(fā)展展望[J]. 劉劍峰,陳斌,倪勇.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2013(10)
[8]淺談我國光學顯微鏡行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 王佰明,董禮龍,郝建軍.  民營科技. 2013(04)
[9]顯微鏡的發(fā)明和發(fā)展[J]. 閆云俠.  生物學教學. 2012(05)
[10]我國斜視顯微手術(shù)的探索[J]. 趙堪興.  中華眼科雜志. 2011 (11)

碩士論文
[1]4-DOF含閉鏈結(jié)構(gòu)碼垛機器人工作性能評價及參數(shù)優(yōu)化[D]. 燕培磊.合肥工業(yè)大學 2016
[2]工業(yè)碼垛機器人機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的研究[D]. 王占軍.山東理工大學 2015
[3]碼垛機器人靜力學及動力學研究[D]. 武杰文.河北工業(yè)大學 2015
[4]微創(chuàng)手術(shù)機器人主手結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[D]. 牛孝霞.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[5]四自由度碼垛機器人設(shè)計、承載能力分析與優(yōu)化研究[D]. 曹志民.武漢科技大學 2014
[6]神經(jīng)外科手術(shù)顯微鏡研制[D]. 伍開軍.電子科技大學 2007



本文編號：2928348