本文關鍵詞：喉部手術連續(xù)體機構的穩(wěn)定性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：連續(xù)體機構因其剛度可控、末端執(zhí)行器靈活性高、結構縮放自如等特點,非常適合人體腔內(nèi)手術要求。由于喉部微創(chuàng)手術空間狹小且手術過程存在顫動等因素,對手術的安全性與精準性會產(chǎn)生較大影響,故對連續(xù)體機構進行研究,具有重要的學術意義和醫(yī)療應用價值。本文主要針對喉部手術連續(xù)體機構的穩(wěn)定性展開研究。在對國內(nèi)外相關領域發(fā)展現(xiàn)狀綜合分析的基礎上,針對喉部手術的難點,提出了將連續(xù)體機構分為四大模塊的設計方案,即萬向驅(qū)動彎曲機構、末端執(zhí)行機構、六關節(jié)彎曲段和四關節(jié)彎曲段,并采用萬向驅(qū)動彎曲機構作為連續(xù)體機構的驅(qū)動與補償機構;新型連續(xù)體機構具有32個自由度,由線驅(qū)動控制末端執(zhí)行機構運動,使其能在狹長空間內(nèi)完成高難度和高精度的手術操作;針對提出的設計方案,建立各模塊的三維結構模型以實現(xiàn)虛擬裝配。針對喉部手術中存在的顫動,對連續(xù)體機構中的單個部件進行了剛度分析,基于ANSYS軟件,建立了間隔圓盤、四關節(jié)彎曲段和六關節(jié)彎曲段的剛度模型,并進行了數(shù)值仿真,從理論上驗證所設計的結構能否承受喉部所施加的應力;基于ANSYS Workbench軟件,建立了萬向驅(qū)動彎曲機構的動力學模型,并對萬向驅(qū)動彎曲機構分別進行自由模態(tài)和約束模態(tài)分析,以研究機構在施加約束后的整體動態(tài)特性;基于ANSYS與ANSYS Workbench軟件,建立了圓盤和末端執(zhí)行機構的動力學有限元模型,從而確定各部件固有頻率的范圍,為消除手術中的顫動提供了保障條件。針對連續(xù)體機構中柔性桿的形變誤差,建立了連續(xù)體機構的形變曲線方程,進而推導出機構的動能表達式,由此建立連續(xù)體機構的動力學模型;基于ANSYS Workbench軟件,建立了連續(xù)體機構整機的有限元模型,以研究整機固有頻率的范圍以避免共振發(fā)生,為研制實物樣機和動物實驗提供了理論基礎。
【關鍵詞】：喉部手術 連續(xù)體機構 穩(wěn)定性 動力學 ANSYS Workbench
【學位授予單位】：佳木斯大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH789;R767.91
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題背景及意義10
• 1.2 連續(xù)體機構國內(nèi)外相關技術10-15
• 1.2.1 國外相關技術10-13
• 1.2.2 國內(nèi)相關技術13-15
• 1.3 問題的提出15
• 1.4 主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 連續(xù)體機構虛擬裝配與實現(xiàn)17-26
• 2.1 連續(xù)體機構工作空間確定17-19
• 2.2 連續(xù)體機構設計19-23
• 2.2.1 間隔圓盤與球面副關節(jié)結構19-21
• 2.2.2 四關節(jié)彎曲段21
• 2.2.3 六關節(jié)彎曲段21-22
• 2.2.4 萬向驅(qū)動彎曲機構22
• 2.2.5 末端執(zhí)行機構22-23
• 2.3 連續(xù)體機構的虛擬裝配與實現(xiàn)23-24
• 2.4 材料的選擇24-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第3章 連續(xù)體機構單個部件的穩(wěn)定性分析26-51
• 3.1 靜力分析簡介26-27
• 3.2 間隔圓盤的剛度分析27-32
• 3.2.1 模型的建立27-28
• 3.2.2 定義單元類型28
• 3.2.3 定義材料屬性28-29
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分29
• 3.2.5 邊界條件及施加載荷29-30
• 3.2.6 結果分析30-32
• 3.3 四關節(jié)彎曲段的剛度分析32-34
• 3.3.1 模型的建立32
• 3.3.2 定義單元類型32
• 3.3.3 定義材料屬性32
• 3.3.4 網(wǎng)格劃分32-33
• 3.3.5 邊界條件及施加載荷33
• 3.3.6 結果分析33-34
• 3.4 六關節(jié)彎曲段的剛度分析34-35
• 3.5 模態(tài)分析理論35-37
• 3.6 萬向驅(qū)動彎曲機構的模態(tài)分析37-44
• 3.6.1 前處理37-38
• 3.6.2 萬向驅(qū)動彎曲機構自由模態(tài)分析38-41
• 3.6.3 萬向驅(qū)動彎曲機構約束模態(tài)分析41-44
• 3.6.4 萬向驅(qū)動彎曲機構有限元模態(tài)分析結果44
• 3.7 圓盤的模態(tài)分析44-46
• 3.8 末端執(zhí)行器的模態(tài)分析46-50
• 3.9 本章小結50-51
• 第4章 連續(xù)體機構的穩(wěn)定性分析51-59
• 4.1 連續(xù)體機構運動學分析51-52
• 4.2 連續(xù)體機構動力學模型52-54
• 4.3 連續(xù)體機構模態(tài)分析54-57
• 4.4 本章小結57-59
• 結論59-61
• 參考文獻61-64
• 致謝64-65
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術成果65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張向宇;熊計;郝鋅;賴人銘;;基于Ansys的立柱有限元分析與結構優(yōu)化設計[J];機械科學與技術;2008年12期

2 張俊芳,余墨娟,周建軍;用于機器人驅(qū)動的新型擺線傳動技術[J];杭州電子工業(yè)學院學報;2002年03期

3 杜平安;有限元網(wǎng)格劃分的基本原則[J];機械設計與制造;2000年01期

  本文關鍵詞：喉部手術連續(xù)體機構的穩(wěn)定性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：296292