本文關(guān)鍵詞：面向微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)的冗余自由度機械臂研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2011年

面向微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)的冗余自由度機械臂研究

李剛  

【摘要】：機器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)具有創(chuàng)口小、定位精度高、操作靈活等優(yōu)點,能有效提高手術(shù)的質(zhì)量和安全性,擴展醫(yī)生的操作能力,改善醫(yī)生的工作環(huán)境,因而引起了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注,并取得了飛速的發(fā)展。微創(chuàng)外科手術(shù)機器人是綜合多個學(xué)科的新型交叉研究領(lǐng)域,具有重要的社會意義和經(jīng)濟效益。本文基于國家“863”計劃資助項目“微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機器人”,對面向微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)的機械臂進行了相關(guān)研究。 首先,針對微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)的任務(wù)特點對機械臂的工作環(huán)境進行了分析,并歸納出機械臂的基本功能要求,在此基礎(chǔ)之上對機械臂的自由度配置和構(gòu)型進行設(shè)計。根據(jù)不同的功能要求將機械臂分為臂定位機構(gòu),器械定位機構(gòu)和器械接口三個部分,并分別對其進行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 其次,基于D-H法建立了機械臂的運動學(xué)正解方程,并依據(jù)機械臂的構(gòu)型特點和實際工作狀態(tài),采用反變換法建立了機械臂的運動學(xué)逆解方程。在此基礎(chǔ)之上,利用雅克比矩陣的奇異值構(gòu)造出機械臂運動性能的靈巧度評價指標(biāo),并以此作為優(yōu)化準(zhǔn)側(cè),對機械臂進行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化,最終確定了機械臂的各桿件參數(shù)。 再次,對機械臂的關(guān)節(jié)受力情況進行了分析,并利用動力學(xué)仿真軟件ADAMS對機械臂進行動力學(xué)仿真,進而確定了各主動關(guān)節(jié)的驅(qū)動電機型號。利用有限元法對機械臂的剛度和強度進行了校核。此外,為減少機械臂在手術(shù)過程的干涉,利用改進的投影梯度法,并采用最大距離指標(biāo)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),對雙器械臂進行術(shù)前擺位分析。 最后,搭建實驗平臺對機械臂的性能進行相關(guān)實驗研究。實驗平臺分為機械臂本體和控制系統(tǒng)兩個部分,主要對機械臂的手動擺位效果,主動關(guān)節(jié)的驅(qū)動能力及遠心定點運動的定位精度進行驗證,并對實驗結(jié)果進行了分析。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP242.2
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 杜志江,孫立寧,富歷新;機器人輔助醫(yī)療技術(shù)的新進展[J];高技術(shù)通訊;2003年06期

2 賈慶軒,戰(zhàn)強,孫漢旭;雙冗余度機器人的避碰運動規(guī)劃方法研究[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2004年04期

3 杜志江,孫立寧,富歷新;醫(yī)療機器人發(fā)展概況綜述[J];機器人;2003年02期

4 王樹新;丁杰男;贠今天;李群智;韓保平;;顯微外科手術(shù)機器人——“妙手”系統(tǒng)的研究[J];機器人;2006年02期

5 岳龍旺;許天春;贠今天;;“妙手”系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化[J];機器人;2006年02期

6 馮美;付宜利;潘博;樸明波;;腹腔微創(chuàng)手術(shù)機器人末端執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計和實現(xiàn)[J];機器人;2009年01期

7 王冰,高峰,彭斌彬,運紅麗,張勇;一種二自由度并聯(lián)平面機構(gòu)的尺度綜合[J];機械設(shè)計與研究;2005年02期

8 李占賢;趙永杰;;一種二自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)靈活度研究[J];機械設(shè)計與研究;2007年02期

9 祖迪,吳鎮(zhèn)煒,談大龍;一種冗余機器人逆運動學(xué)求解的有效方法[J];機械工程學(xué)報;2005年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 潘博;腹腔鏡操作機器人研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 路君勇;魏冰陽;;CK518數(shù)控立式車床進給系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計分析[J];安陽工學(xué)院學(xué)報;2009年04期

2 侯勇;趙濤;;基于遺傳算法的汽車懸置系統(tǒng)優(yōu)化軟件開發(fā)[J];北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2009年03期

3 富宏亞;邵忠喜;路華;劉源;;七自由度纖維鋪放機后置處理算法及比較[J];兵工學(xué)報;2010年06期

4 馬蔚,姚文席;時空分割運動式大平面屏幕傳動系統(tǒng)研究[J];北京機械工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2004年01期

5 王麗;小型同向雙螺桿擠出機扭矩分配齒輪優(yōu)化設(shè)計[J];北京石油化工學(xué)院學(xué)報;2003年02期

6 劉湘晨;蔡曉君;蔣力培;;關(guān)節(jié)型檢測醫(yī)療機器人結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與研究[J];北京石油化工學(xué)院學(xué)報;2008年03期

7 張海燕;趙亞鵬;張景霞;;印刷機恒力機構(gòu)大拉簧的優(yōu)化設(shè)計[J];包裝工程;2008年02期

8 張海燕;申晶晶;楊蕾;趙亞鵬;;單張紙印刷機收紙鏈條的優(yōu)化設(shè)計[J];包裝工程;2008年11期

9 李晶;邢邦圣;王學(xué)峰;;包裝設(shè)計過程的分析及其優(yōu)化[J];包裝工程;2009年03期

10 韓玄武;向繼平;;偏心齒輪變速輸紙機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J];包裝工程;2009年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董九志;帶有主被動關(guān)節(jié)的輔助腹腔鏡手術(shù)機器人研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

2 吳健榮;蒸汽發(fā)生器檢修機器人樣機研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

3 張娜;面向脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人的圖像處理與虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究[D];南開大學(xué);2010年

4 李軍強;面向病理性震顫的抑震機器人及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 邵忠喜;纖維鋪放裝置及其鋪放關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 王勻;扁擠壓筒強度分析與設(shè)計方法研究[D];燕山大學(xué);2003年

7 岳龍旺;外科手術(shù)機器人縫合打結(jié)研究[D];天津大學(xué);2006年

8 張婧;手眼式膝關(guān)節(jié)手術(shù)輔助機器人研究及準(zhǔn)臨床實驗[D];上海交通大學(xué);2007年

9 楊建璽;骨科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[D];上海大學(xué);2007年

10 拓耀飛;不確定彈性機構(gòu)可靠性分析及其優(yōu)化設(shè)計研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 邢宏光,王利紅,張玉茹;神經(jīng)外科手術(shù)機器人靈活性分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2004年04期

2 唐粲,超贠,欒勝;一種新型醫(yī)療機器人運動學(xué)及靈活性分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2005年07期

3 趙占芳，張啟先;冗余自由度機器人的運動學(xué)優(yōu)化研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;1995年04期

4 杜志江,孫立寧,富歷新;機器人輔助醫(yī)療技術(shù)的新進展[J];高技術(shù)通訊;2003年06期

5 陳仲生,楊擁民;面向?qū)ο笤O(shè)計在機電系統(tǒng)實時軟件中的應(yīng)用[J];工業(yè)控制計算機;2001年01期

6 孫立寧;張劍;杜志江;;一種基于圖像導(dǎo)航的骨外科手術(shù)機器人系統(tǒng)[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2006年02期

7 吉愛國，馮汝鵬，郭偉，張錦江;用分離空間法解決冗余度機器人的最優(yōu)規(guī)劃[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1996年05期

8 景扶葦,王伯華;醫(yī)用手術(shù)機器人[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2001年04期

9 丑武勝,王田苗;醫(yī)用機器人與數(shù)字化醫(yī)療儀器設(shè)備的研究和發(fā)展[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年04期

10 丑武勝,王田苗;面向腦外科微創(chuàng)手術(shù)的醫(yī)療機器人系統(tǒng)[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王衛(wèi)忠;可重構(gòu)模塊化機器人系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 向國菲;;基于LSM303DLH的機械臂空間定位[J];科技致富向?qū)?2011年27期

2 陸山河;;巖石采樣機械臂的運動學(xué)及工作空間研究[J];制造業(yè)自動化;2011年16期

3 孫逸翔;陳衛(wèi)東;;基于運動預(yù)測和阻抗控制的未知受限機構(gòu)操作[J];機器人;2011年05期

4 付榮;居鶴華;;基于AGA的時間最優(yōu)機械臂軌跡規(guī)劃算法[J];計算機應(yīng)用研究;2011年09期

5 徐稀文;平雪良;陳魯剛;李巍;;弧焊機器人大臂有限元靜態(tài)分析與優(yōu)化設(shè)計[J];工具技術(shù);2011年08期

6 黨進;倪風(fēng)雷;劉業(yè)超;劉宏;;柔性機械臂試探前行的碰撞響應(yīng)控制策略[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2011年09期

7 王燕;楊慶華;鮑官軍;荀一;張立彬;;關(guān)節(jié)型果蔬采摘機械臂優(yōu)化設(shè)計與試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2011年07期

8 本刊編輯部;;觀察[J];創(chuàng)新科技;2011年07期

9 李輝;李征;;基于iCAN協(xié)議的分布式機械臂通信系統(tǒng)研究[J];硅谷;2011年13期

10 徐英凱;林暉;;基于多線程技術(shù)的擊鼓機器人單片機電氣控制系統(tǒng)[J];機械;2011年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳瑞燕;梁輝;馮永;;用于深水水下設(shè)備下放安裝的多功能機械臂[A];第十三屆中國科協(xié)年會第13分會場-海洋工程裝備發(fā)展論壇論文集[C];2011年

2 陳建業(yè);劉士榮;史先鵬;;一類帶不確定性機械臂的動態(tài)面控制方法[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

3 史先鵬;張波濤;劉士榮;吳秋軒;;面向任務(wù)的冗余移動機械臂的運動規(guī)劃[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

4 劉鋮;田強;胡海巖;;衛(wèi)星本體-柔性抓取機械臂-柔性太陽翼耦合系統(tǒng)動力學(xué)與控制研究[A];第七屆全國多體系統(tǒng)動力學(xué)暨第二屆全國航天動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議會議論文集[C];2011年

5 馬博軍;方勇純;張雪波;;具有冗余自由度的移動操作臂逆運動學(xué)分析[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

6 楊春梅;高華;李曉紅;;胸腔鏡微創(chuàng)外科手術(shù)的護理[A];全國外科護理學(xué)術(shù)交流暨專題講座會議論文匯編[C];2003年

7 趙鵬飛;胡立坤;;全局快速終端滑�？刂圃诹杂啥葯C械臂軌跡跟蹤中的應(yīng)用[A];中南六省（區(qū)）自動化學(xué)會第二十九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

8 黃志雄;何清華;鄒湘伏;柳波;;一種求取運動學(xué)逆解的新算法[A];中國工程機械學(xué)會2003年年會論文集[C];2003年

9 叢爽;周海燕;;基于Internet-PC的機械臂網(wǎng)絡(luò)遠程控制系統(tǒng)的解決方案[A];第13屆中國系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

10 田軍霞;趙京;張凱亮;;冗余度機器人鎖定故障關(guān)節(jié)后容錯空間的變化研究[A];人才、創(chuàng)新與老工業(yè)基地的振興——2004年中國機械工程學(xué)會年會論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者何德功;[N];人民日報;2003年

2 張大偉　陳宏宇;[N];中國航天報;2011年

3 記者 賈婧;[N];科技日報;2011年

4 陳盈;[N];中國國防報;2009年

5 記者 馮國梧　通訊員 宋雪峰;[N];科技日報;2010年

6 記者 趙暉;[N];天津日報;2010年

7 翟軍;[N];北京日報;2000年

8 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院教授 王國民;[N];家庭醫(yī)生報;2009年

9 ;[N];新華每日電訊;2008年

10 葛秋芳;[N];新華每日電訊;2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 熊根良;具有柔性關(guān)節(jié)的輕型機械臂控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 熊根良;具有柔性關(guān)節(jié)的輕型機械臂控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 樸明波;腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)機器人仿真平臺搭建及操作仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

4 樊炳輝;RPJ-D型噴砼機器人技術(shù)研究[D];山東科技大學(xué);2007年

5 曾建軍;排爆機器人遙操作性能研究[D];上海交通大學(xué);2010年

6 張鵬;機械臂協(xié)調(diào)操作柔性負(fù)載系統(tǒng)動力學(xué)與控制[D];吉林大學(xué);2010年

7 唐志國;機械臂操作柔性負(fù)載系統(tǒng)分布參數(shù)建模與控制方法研究[D];吉林大學(xué);2011年

8 贠今天;未確知環(huán)境下剛-柔機械臂主動柔順控制理論與實驗研究[D];天津大學(xué);2003年

9 焦建民;空間機器人故障檢測、診斷與系統(tǒng)重構(gòu)[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

10 黎田;柔性關(guān)節(jié)機械臂及其運動學(xué)標(biāo)定和振動抑制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李剛;面向微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)的冗余自由度機械臂研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 袁金生;冗余自由度持鏡機械臂的設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

3 張亦樸;基于模糊控制的多功能抽液裝置的研制[D];華北電力大學(xué)（河北）;2004年

4 趙勝求;基于視覺的PUMA560機械臂控制系統(tǒng)設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 那奇;肝臟介入式治療手術(shù)輔助機械臂的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 韓曉霞;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的剛性機械臂控制研究[D];太原理工大學(xué);2005年

7 馮蘭勝;基于機械臂的遠程控制系統(tǒng)研究[D];西安電子科技大學(xué);2005年

8 王宏源;機械臂關(guān)節(jié)用永磁無刷直流電動機的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

9 翟曉軍;基于超聲波電機的二自由度機械臂驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2005年

10 陳慧;基于超聲波電機的二自由度機械臂驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：面向微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)的冗余自由度機械臂研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：120007