本文關(guān)鍵詞：鼻內(nèi)鏡手術(shù)輔助機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)

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【摘要】：傳統(tǒng)的鼻腔手術(shù)的操作模式下醫(yī)生只能單手操作手術(shù)器械,這一模式直接影響手術(shù)效果、手術(shù)時(shí)間以及術(shù)后患者康復(fù)的時(shí)間。因此,研究者們?cè)噲D依靠機(jī)器人持鏡系統(tǒng)來(lái)代替醫(yī)生進(jìn)行持鏡操作。本文針對(duì)傳統(tǒng)鼻腔手術(shù)操作模式存在的問題,在分析了國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的研究水平的基礎(chǔ)上,提出了一款七自由度的基于光學(xué)跟蹤系統(tǒng)的機(jī)器人系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠跟隨手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)調(diào)整自身的位姿以達(dá)到不同的視野效果。另外,機(jī)器人末端配有的六維力/力矩傳感器能夠?qū)崟r(shí)測(cè)得鼻內(nèi)鏡末端與外界之間的力信息,從力學(xué)的角度增強(qiáng)了機(jī)器人操作的安全性。文中首先是在分析了機(jī)器人所需的自由度的基礎(chǔ)上提出了機(jī)器人整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案,將機(jī)器人分為定位機(jī)構(gòu)、姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)和機(jī)器人固定結(jié)構(gòu)三部分,并對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和后續(xù)的加工裝配等工作。其次,論文運(yùn)用了DH參數(shù)法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,給出了運(yùn)動(dòng)學(xué)求解的詳細(xì)過程并對(duì)求得的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行多解剔除和程序驗(yàn)證工作,以及運(yùn)用迭代法對(duì)機(jī)器人的工作空間進(jìn)行了簡(jiǎn)單的求解;論文之后完成了機(jī)器人控制系統(tǒng)的搭建和機(jī)器人調(diào)試工作,每個(gè)關(guān)節(jié)的電氣元件都給出了詳細(xì)的選型計(jì)算,對(duì)機(jī)器人的回零操作和運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解程序都做了程序上的驗(yàn)證;最后,論文對(duì)設(shè)計(jì)加工好的機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)器人功能性和機(jī)器人控制精度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析,從實(shí)驗(yàn)的角度給出了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制精度。論文的創(chuàng)新之處在于提出了一款新型的鼻內(nèi)鏡手術(shù)輔助機(jī)器人,并將光學(xué)位置跟蹤系統(tǒng)和力/力矩傳感器等技術(shù)應(yīng)用到機(jī)器人上來(lái)增強(qiáng)機(jī)器人控制安全。整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為后續(xù)的學(xué)者提供了一些參考。
【關(guān)鍵詞】：鼻內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) RCM機(jī)構(gòu) 伺服控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH785.2;TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題研究的意義及背景8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況9-13
• 1.2.1 國(guó)外研究狀況10-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究狀況12-13
• 1.3 機(jī)器人人機(jī)交互方式13-17
• 1.3.1 語(yǔ)音控制13-14
• 1.3.2 踏板/按鍵控制14-15
• 1.3.3 協(xié)同控制15
• 1.3.4 圖像控制15-16
• 1.3.5 目標(biāo)跟蹤控制16-17
• 1.4 課題來(lái)源與主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 鼻內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 鼻內(nèi)鏡手術(shù)典型手術(shù)流程分析18-20
• 2.3 鼻內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人自由度需求分析20-21
• 2.3.1 位置調(diào)整機(jī)構(gòu)自由度需求分析20
• 2.3.2 姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)自由度需求分析20-21
• 2.4 鼻內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)參數(shù)21-22
• 2.5 鼻內(nèi)鏡手術(shù)輔助機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-27
• 2.5.1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案確定22
• 2.5.2 位置調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 2.5.3 RCM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-25
• 2.5.4 深度進(jìn)給及角度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-26
• 2.5.5 機(jī)器人固定方式設(shè)計(jì)26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 鼻內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析及局部坐標(biāo)系建立28-30
• 3.3 鼻內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析30-32
• 3.4 鼻內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析32-35
• 3.5 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)程序驗(yàn)證35-37
• 3.6 機(jī)器人工作空間分析37-38
• 3.7 本章小結(jié)38-39
• 第4章 機(jī)器人控制系統(tǒng)搭建39-48
• 4.1 引言39
• 4.2 控制系統(tǒng)組成39
• 4.3 電氣元件選型39-47
• 4.3.1 電機(jī)選型40-44
• 4.3.2 編碼器選型44-45
• 4.3.3 伺服驅(qū)動(dòng)器和控制卡選型45-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及仿真48-59
• 5.1 引言48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建48-49
• 5.2.1 機(jī)器人控制界面48-49
• 5.3 RCM結(jié)構(gòu)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)49-55
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)方法50-53
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理53-54
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析54-55
• 5.4 機(jī)器人重復(fù)定位精度實(shí)驗(yàn)55-58
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)原理和方法55
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)分組和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)55-56
• 5.4.3 結(jié)果與分析56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-67
• 致謝67

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