腹腔镜机器人持镜手臂的虚拟仿真及详细结构设计.pdf

山东大学
硕士学位论文
腹腔镜机器人持镜手臂的虚拟仿真及详细结构设计
姓名:李升
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:苑国强
20070515
摘要腹腔镜机器人是腹腔镜技术与机器人技术相结合的产物,、智能控制、腹腔镜手术、信息处理、图像处理等专业技术于一体,跨计算机、自动控制、机械、电子、医学等多学科,成为当前医疗机器人发展的一个重要方向。能够代替持镜手的机器人持镜系统是腹腔镜机器人系统最早的研究对象。本课题的主要工作就是完成腹腔镜机器人持镜手臂物理样机的设计制作,为腹腔镜机器人整机的设计开发迈开阶段性的、重要的一步。文章通过查阅国内外大量的文献资料,在分析借鉴国外成型的腹腔镜机器人系统的基础上,提出了符合本国实际的腹腔镜持镜系统的设计方案,并给出了持镜手臂虚拟仿真的大量数据和物理样机的详细设计方法及技术资料。本文首先对腹腔镜手术的全过程进行了全面的分析,根据术前、术中、术后的动作需要,提出了腹腔镜机器入持镜手臂的设计方案。并对持镜手臂进行数学建模,运动学、动力学分析,进而通过三维造型软件建立起持镜手臂的实体模型,其次将模型导入虚拟样机软件校肟刂迫砑﨧疭的控制模块联合进行分析和仿真,建立腹腔镜机器人持镜手臂的虚拟样机。最后利用仿真、分析得到的大量数据进行物理样机详细结构的设计,完成了物理样机制作的详细技术资料。本课题建立了腹腔镜机器人持镜手臂的虚拟样机,并成功的对虚拟样机进行了分析和仿真。同时利用仿真、分析得到的大量数据完成了物理样机详细结构的设计工作。为腹腔镜机器人整机的构建完成了阶段性的一步。关键词:腹腔镜机器人动力学虚拟样机峁股杓
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型出期:丝盈辏』关于学位论文使用授权的声明原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。C苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑论文作者签名;日论文作者签名:
第滦髀机器人的定义是:‘饥器人是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能机机器人的发展综述机器人是传统的机构学和近代电子计算机技术结合的产物,也是二十一世纪高科技发展的一个重要内容,机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识,是一门高度交叉的前沿学科,引起许多具有不同专业背景ɑ笛А⑸镅А人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等嗣堑墓惴盒巳ぃ⑸钊胙芯浚⒒竦每焖俜⒄埂4甑谝惶ü业机器人的诞生到世纪年代中后期,工业机器人进入成长期,机器人开始向实用化发展,并被用于各个行业。随着机器人的不断发展和完善,对于机器人的定义也是多种多样的,其原因是它具有一定的模糊性。国际标准化组织械手,这种机械手具有几个轴,能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置,以执行种种任务”。我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器【俊两院院士宋健曾说过:“机器入学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”?蒲У慕接爰际醯拇葱拢;人的研究与应用开辟了广阔的思路与空间。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器,如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、,也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业
腹腔镜机器人的发展机器人所具有的形状,更加符合各种不同应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增强,从而为机器人技术开辟出更广阔的发展空间。现代的电视腹腔镜外科技术出现于年。它从胆道外科出发,带来了一场十足的外科技术革命【。由于腹