發(fā)布時(shí)間：2021-03-24 13:58

　　二十一世紀(jì)以來,機(jī)器人技術(shù)在導(dǎo)航定位、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、智能識(shí)別以及遠(yuǎn)程控制等技術(shù)領(lǐng)域取得了突破性的研究進(jìn)展,并廣泛應(yīng)用于微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。目前,應(yīng)用于臨床外科手術(shù)的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)主要有達(dá)芬奇（Da Vinci）和（Zeus）手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用不但避免了傳統(tǒng)手術(shù)操作中存在的手自然顫抖、創(chuàng)口大、穩(wěn)定性差及精度低等技術(shù)缺陷,還具有疼痛感低、康復(fù)時(shí)間短、靈活性高等優(yōu)點(diǎn),極大地提高了手術(shù)成功率,在醫(yī)療領(lǐng)域具有劃時(shí)代的意義。然而,微創(chuàng)手術(shù)仍然存在著關(guān)鍵技術(shù)缺陷,即手術(shù)機(jī)器人沒有力覺反饋功能,醫(yī)生在執(zhí)行微創(chuàng)手術(shù)過程中不能直觀的獲得手術(shù)器械與患者病變器官組織之間的交互力信息,制約了微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。為了使醫(yī)生在微創(chuàng)手術(shù)中獲得直觀的力覺信息,避免安全隱患,對微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行力控制技術(shù)研究有著重要的意義。首先,本文針對微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人存在力反饋功能缺失的問題,搭建了手術(shù)機(jī)器人從手端樣機(jī);設(shè)計(jì)了基于石墨烯新型敏感單元的柔性力覺傳感器和傳感器壓力信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);設(shè)計(jì)了手術(shù)機(jī)器人微器械夾鉗力控制系統(tǒng),包括控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和基于Labview圖形化編程語言的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Davinci微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)[5]，簡稱為MIS（MinimallyInvasiveSurgery），是指醫(yī)生在患者

1緒論3圖1.2“妙手A系統(tǒng)”及各部分組成哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)研究中心的王樹國和付宜利等人也對腹腔鏡微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行了研究，并開發(fā)了手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)[10]，如圖1.3所示。該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)為主從式結(jié)構(gòu)，主手使用ForceDimension開發(fā)的3-DOFOmega.7桌面力反饋設(shè)備，從手使用含三個(gè)操作臂的機(jī)器人，包括一個(gè)持鏡臂和兩個(gè)持械臂，其中持鏡臂末端的內(nèi)窺鏡器械可以提供病變組織影像，醫(yī)生可以通過立體眼鏡獲得高清的三維視覺效果，持械臂可以代替醫(yī)生完成手術(shù)操作。該樣機(jī)目前已經(jīng)能夠成功完成豬膽囊的切除手術(shù)實(shí)驗(yàn)。圖1.3腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)同時(shí)，江蘇科技大學(xué)機(jī)器人技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)搭建了遙操作實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，針對微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中遙操作控制通信延時(shí)，系統(tǒng)透明性和穩(wěn)定性低的問題，采用了基于滑模變結(jié)構(gòu)控制方法進(jìn)行研究。北京航空航天大學(xué)王樹苗手術(shù)機(jī)器人技術(shù)研究課題組設(shè)計(jì)一套用于微創(chuàng)血管介入手術(shù)的外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，完成了主從式介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)樣機(jī)的開發(fā)[11]。該樣機(jī)已完成了在動(dòng)物體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明可以精準(zhǔn)的完成手術(shù)導(dǎo)管到指點(diǎn)靶點(diǎn)的輸送，控制精度高達(dá)1mm。，北京理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、中科院沈陽自動(dòng)化研究所等高校及研究機(jī)構(gòu)也分別針對手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，如手術(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、輔助插管、輸送導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)。1.2.2國外研究現(xiàn)狀1985年，PUMA260工業(yè)機(jī)器人作為輔助設(shè)備首次進(jìn)入了臨床外科手術(shù)室，協(xié)助醫(yī)生完成神經(jīng)外科手術(shù)定位操作[12]，如圖1.4所示。

1緒論3圖1.2“妙手A系統(tǒng)”及各部分組成哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)研究中心的王樹國和付宜利等人也對腹腔鏡微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行了研究，并開發(fā)了手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)[10]，如圖1.3所示。該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)為主從式結(jié)構(gòu)，主手使用ForceDimension開發(fā)的3-DOFOmega.7桌面力反饋設(shè)備，從手使用含三個(gè)操作臂的機(jī)器人，包括一個(gè)持鏡臂和兩個(gè)持械臂，其中持鏡臂末端的內(nèi)窺鏡器械可以提供病變組織影像，醫(yī)生可以通過立體眼鏡獲得高清的三維視覺效果，持械臂可以代替醫(yī)生完成手術(shù)操作。該樣機(jī)目前已經(jīng)能夠成功完成豬膽囊的切除手術(shù)實(shí)驗(yàn)。圖1.3腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)同時(shí)，江蘇科技大學(xué)機(jī)器人技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)搭建了遙操作實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，針對微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中遙操作控制通信延時(shí)，系統(tǒng)透明性和穩(wěn)定性低的問題，采用了基于滑模變結(jié)構(gòu)控制方法進(jìn)行研究。北京航空航天大學(xué)王樹苗手術(shù)機(jī)器人技術(shù)研究課題組設(shè)計(jì)一套用于微創(chuàng)血管介入手術(shù)的外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，完成了主從式介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)樣機(jī)的開發(fā)[11]。該樣機(jī)已完成了在動(dòng)物體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明可以精準(zhǔn)的完成手術(shù)導(dǎo)管到指點(diǎn)靶點(diǎn)的輸送，控制精度高達(dá)1mm。，北京理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、中科院沈陽自動(dòng)化研究所等高校及研究機(jī)構(gòu)也分別針對手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，如手術(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、輔助插管、輸送導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)。1.2.2國外研究現(xiàn)狀1985年，PUMA260工業(yè)機(jī)器人作為輔助設(shè)備首次進(jìn)入了臨床外科手術(shù)室，協(xié)助醫(yī)生完成神經(jīng)外科手術(shù)定位操作[12]，如圖1.4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)研究[J]. 楊飛.  低碳世界. 2019(12)
[2]達(dá)芬奇機(jī)器人在手術(shù)中的應(yīng)用[J]. 密田,高麗麗.  世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘. 2019(96)
[3]我國外科手術(shù)機(jī)器人研究應(yīng)用現(xiàn)狀與思考[J]. 李治非,楊陽,蘇月,何堃,華玉濤.  中國醫(yī)學(xué)裝備. 2019(11)
[4]基于PID控制的機(jī)器人軌跡跟蹤性能研究與比較[J]. 王捍天.  電子元器件與信息技術(shù). 2019(06)
[5]壓阻式柔性壓力傳感器的研究進(jìn)展[J]. 于江濤,孫雷,肖瑤,蔣書文,張萬里.  電子元件與材料. 2019(06)
[6]基于MATLAB的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真與軌跡規(guī)劃[J]. 王曉明,宋吉,龐浩帥.  電子設(shè)計(jì)工程. 2019(07)
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[8]微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 付宜利,潘博.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(01)
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博士論文
[1]腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 馮美.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]機(jī)器人打磨作業(yè)柔順機(jī)構(gòu)及接觸力控制方法研究[D]. 盛大慶.安徽工程大學(xué) 2019
[2]基于阻抗控制的機(jī)器人力控制技術(shù)研究[D]. 丁潤澤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于阻抗控制的機(jī)械臂力/位置控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王懂.山東大學(xué) 2018
[4]面向外科手術(shù)的力反饋型遙操作主手研究[D]. 李長軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[5]具有力反饋的虛擬手術(shù)設(shè)備的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 宋亞沖.上海交通大學(xué) 2009



本文編號：3097848