發(fā)布時(shí)間：2021-04-16 08:11

　　微創(chuàng)穿刺消融手術(shù)是一種利用微波熱效應(yīng)來(lái)治療肺部腫瘤的安全有效方案。目前的穿刺手術(shù)缺乏實(shí)時(shí)的穿刺針路徑引導(dǎo),醫(yī)生只能憑借術(shù)前規(guī)劃以及自身高超的技術(shù)來(lái)實(shí)施手術(shù),難度較高,同時(shí)對(duì)于肺部來(lái)說(shuō)容易引起氣胸等并發(fā)癥,不可多次進(jìn)針。因此,在穿刺消融手術(shù)中引入機(jī)器人來(lái)輔助醫(yī)生手術(shù),可以實(shí)現(xiàn)術(shù)中穿刺針的實(shí)時(shí)引導(dǎo),極大的提高手術(shù)精度,增加手術(shù)成功率,具有重大的研究?jī)r(jià)值。本文設(shè)計(jì)了一套能方便醫(yī)生遙操作的穿刺消融手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),并對(duì)相關(guān)的輔助功能進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研究,其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分:1)穿刺消融手術(shù)機(jī)器人的平臺(tái)搭建機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)平臺(tái)和電氣控制系統(tǒng)兩部分,其中機(jī)械結(jié)構(gòu)平臺(tái)根據(jù)手術(shù)任務(wù)解耦的思想,分為了后端移動(dòng)平臺(tái)、前端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、末端進(jìn)針機(jī)構(gòu)以及腕部六維力測(cè)量模塊。2)雙側(cè)影像下的穿刺針軌跡規(guī)劃本文首先對(duì)穿刺機(jī)器人系統(tǒng)做了正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,列出了D-H連桿參數(shù)表,然后在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析了手術(shù)過(guò)程中使用的雙X光影像環(huán)境的特殊性,完成了在雙X射線影像和遠(yuǎn)端中心運(yùn)動(dòng)（RCM）的雙重約束下的穿刺針軌跡規(guī)劃。3)零力隨動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)通過(guò)對(duì)六維力傳感器在機(jī)器人各位姿下的重力補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)了在較小接觸力作用下的跟隨運(yùn)... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 穿刺機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外穿刺機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)穿刺機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容
2 穿刺機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 穿刺消融手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)要求
    2.2 穿刺機(jī)器人的平臺(tái)搭建
        2.1.1 后端移動(dòng)平臺(tái)
        2.1.2 前端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)
        2.1.3 末端進(jìn)針機(jī)構(gòu)
        2.1.4 腕部六維力測(cè)量模塊
    2.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
3 穿刺針軌跡規(guī)劃與穿刺實(shí)驗(yàn)
    3.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.1.1 正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.1.2 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.1.3 工作空間驗(yàn)證
    3.2 雙影像下的穿刺針軌跡規(guī)劃
    3.3 穿刺力模型驗(yàn)證
        3.3.1 穿刺力模型介紹
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
4 穿刺機(jī)器人零力跟隨系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
    4.1 六維力傳感器負(fù)載重力補(bǔ)償
        4.1.1 六維力傳感器的解耦運(yùn)算
        4.1.2 負(fù)載參數(shù)辨識(shí)
        4.1.3 重力補(bǔ)償及測(cè)試結(jié)果
        4.1.4 進(jìn)針過(guò)程中的重力補(bǔ)償算法
    4.2 大范圍柔順控制
        4.2.1 基于微分跟蹤器的PD控制
        4.2.2 阻抗控制
        4.2.3 效果驗(yàn)證
    4.3 呼吸跟隨系統(tǒng)的研究
        4.3.1 呼吸模型的構(gòu)建
        4.3.2 呼吸隨動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)
        4.3.3 基于六維力傳感器的呼吸跟隨系統(tǒng)
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
碩士學(xué)位期間取得的科研成果
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Remebot無(wú)框架腦立體定向手術(shù)系統(tǒng)的臨床應(yīng)用研究[J]. 劉鈺鵬,田增民,惠瑞,劉清,李紅玉.  中華外科雜志. 2016 (05)
[2]末端F/T傳感器的重力環(huán)境下大范圍柔順控制方法[J]. 張光輝,王耀南.  智能系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2015(05)
[3]微分跟蹤器的研究與應(yīng)用[J]. 張海麗,張宏立.  化工自動(dòng)化及儀表. 2013(04)
[4]計(jì)算機(jī)輔助外科技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 黃華文.  中國(guó)醫(yī)療器械信息. 2007(01)

博士論文
[1]顱頜面穿刺診療手術(shù)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孔祥戰(zhàn).北京理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議主從站設(shè)計(jì)[D]. 楊勇軍.湘潭大學(xué) 2017
[2]穿刺手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制方法研究[D]. 徐翔.浙江大學(xué) 2017
[3]柔性針穿刺軟組織的力學(xué)建模及變形測(cè)量[D]. 宿志亮.天津大學(xué) 2014
[4]經(jīng)皮穿刺手術(shù)輔助機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 修雯雯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[5]基于阻抗控制的機(jī)器人柔順性控制方法研究[D]. 楊振.東南大學(xué) 2005



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