為了進(jìn)一步提升微創(chuàng)手術(shù)技術(shù),腔鏡手術(shù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生,其不僅可以還原醫(yī)生的手眼協(xié)調(diào)能力而且還能實現(xiàn)更精細(xì)復(fù)雜的手術(shù)動作。隨著對醫(yī)療質(zhì)量要求的不斷提高,腔鏡手術(shù)機(jī)器人正越來越受到更多患者的關(guān)注,其相關(guān)技術(shù)也正逐漸成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個研究熱點。為此,本文將開展腔鏡手術(shù)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究,主要涉及主從直觀操作運(yùn)動映射模型研究、面向機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)標(biāo)定的最優(yōu)測量構(gòu)形選擇研究與手眼標(biāo)定封閉解奇異性分析及無奇異解研究。首先,面向開放型主控制臺的腔鏡手術(shù)機(jī)器人,開展主從直觀操作運(yùn)動映射模型的研究。研制一套腔鏡手術(shù)機(jī)器人從端執(zhí)行機(jī)構(gòu),利用修改D-H參數(shù)法對一類不滿足Pieper準(zhǔn)則的機(jī)械臂進(jìn)行正逆運(yùn)動學(xué)建模,并給出運(yùn)動學(xué)逆解奇異時的機(jī)械臂幾何構(gòu)形。在此基礎(chǔ)上,提出一種基于人類手眼協(xié)調(diào)能力的主從直觀操作運(yùn)動映射模型,包括位置增量縮放式算法與姿態(tài)絕對一致性算法。其次,對從端機(jī)械臂開展面向運(yùn)動學(xué)標(biāo)定的最優(yōu)測量構(gòu)形選擇研究,提出一種基于矩陣廣義均值的最優(yōu)測量構(gòu)形選擇指標(biāo),并論證其與其他指標(biāo)之間的關(guān)系�？紤]到運(yùn)動學(xué)標(biāo)定過程中備選測量構(gòu)形的離散特性,提出一種用于最優(yōu)測量構(gòu)形選擇的改進(jìn)型粒子群搜索算法。針對搜索過程中運(yùn)動... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

ComputerMotion研制的AESOP系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-2-手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用。圖1-1傳統(tǒng)的微創(chuàng)手術(shù)Fig.1-1ThetraditionalMinimallyInvasiveSurgery1.2腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀鑒于腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)具有精度高、靈活性好以及不易受生理因素影響等諸多優(yōu)勢[4]，全球各國政府以及科研院所紛紛投入了大量人力、物力對腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛的理論及應(yīng)用研究，并取得了一定的研究成果。1.2.1腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀1994年，美國ComputerMotion公司研制成功世界上首臺內(nèi)窺鏡控制手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)AESOP[5]，并于同年獲得了美國FoodandDrugAdministration（FDA）認(rèn)證。如圖1-2所示，醫(yī)生通過操控腳踏板實現(xiàn)對AESOP所夾持內(nèi)窺鏡的位姿（位置與姿態(tài)）控制，可以提供比人為控制更為精確且穩(wěn)定的手術(shù)視野場景�；贏ESOP系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗，ComputerMotion公司又研制成功了ZEUS系統(tǒng)。如圖1-3所示，ZEUS系統(tǒng)所夾持手術(shù)器械能夠“復(fù)現(xiàn)”醫(yī)生的精細(xì)動作指令，且主控制臺濾抖算法也可有效提高手術(shù)操作的精度。然而，該系統(tǒng)卻因占用空間大、手術(shù)協(xié)作空間小以及靈活性欠缺等不足限制了其應(yīng)用。圖1-2ComputerMotion研制的AESOP系統(tǒng)圖1-3ComputerMotion研制的ZEUS系統(tǒng)Fig.1-2AESOPsystemofComputerMotionFig.1-3ZEUSsystemofComputerMotion2001年，美國IntuitiveSurgical公司推出了一款獲FDA認(rèn)證的腔鏡手術(shù)機(jī)

ComputerMotion研制的ZEUS系統(tǒng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一類不滿足Pieper準(zhǔn)則的機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)解析解獲取方法[J]. 于凌濤,王文杰,王正雨,谷慶,王嵐.  機(jī)器人. 2016(04)
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博士論文
[1]面向主從式微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的遙操作運(yùn)動控制策略研究[D]. 唐奧林.上海交通大學(xué) 2014
[2]微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)研制及其控制算法研究[D]. 馬如奇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：3283089