辅助腹腔镜手术机器人设计与研究.pdf

分类号:——骸!密级:——编号:——辅助腹腔镜手术机器人设计与研究工学硕士学位论文硕士研究生:学科、专业:所在单位机械设计及理论指导教师学位级别论文提交口期:沦文答辩日期:学位授予单位:董九志胡胜海教授:【学硕士机电工程学院年哈尔滨工程大学:
摘要微创外科手术,以其创伤小、可减轻患者痛苦、术后恢复快、有利于降低医疗社会成本等诸多优点在传统的外科手术领域中得到应用并迅速发展,而腹腔镜微创外科手术作为微刨的代表,,结合腹腔镜手术的特点、技术要求和适用范围,对辅助腹腔镜手术机器人进行了结构设计及确定了其控制方案,并进行了以下理论工作:建立了机器人位姿的运动学方程,对机器人的运动学进行了正、逆分析,并利用分别对机器人的乓贫亟诤号转动关节进行了动力学仿真分析。基于蒙特卡罗方法从求解机器人二维工作空间开始,采用三维工作空问按层划分的方法,分别求解出机器人位置调整机构和姿态调整机构的三维工利用疢对机器人手臂进行了静力学和结构动力学分析,求出了机器人手臂在静力作用下的变形和最大应力,通过模态分析和动态时域分析,求出了机器人手臂的危险工作频率和机器人手臂小臂在瞬态脉冲载荷作用下的加速度、速度和位移,分析了其对手术安全的影响。关键词:腹腔镜手术机器人;运动学分析;动力学仿真;工作空间作空间。哈尔滨横嗳搜妒宦畚
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作者┳:盔坐盘:哈尔滨工程大学学位论文原创性声明下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包括任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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。本人完全意识到期:沙暌自日本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导本声明的法律结果由本人承担。
第滦髀课题研究意义和目的课题来源课题来源:自选课题。腹腔镜手术是一种微创手术,是在人工气腹创造的腹腔空间内、通过腹壁穿刺孔建立的可视通道骨痪低ǖ和操作通道,借助电视荧屏图像的观察,利用腹腔镜及其器械进行的手术。即使用冷光源提供照明,将腹腔镜镜头糽插入腹腔内,运用数字摄像技术使腹腔镜镜头拍摄到的图像通过光导纤维传导至后级信号处理系统,并且实时显示在专用监视器上⋯。然后医生通过监视器屏幕上所显示患者器官不同角度的图像,对病人的病情进行分析判断,并且运用特殊的腹腔镜器械进行手术。腹腔镜手术多采用四孔操作法,其中一个开在人体的肚脐眼上,避免在病人腹腔部位留下长条状的伤疤,恢复后,仅在腹腔部位留有三个二分硬币大小的疤痕。此种手术具有创面小,痛楚小等特点,减轻了病人开刀的痛楚,同时使病人的恢复期缩短,并且降低了手术费用。与传统开放性手术相比,腹腔镜手术具有以下优越性和不足:锌谛⑻灞谏窬图∪饷庠馇卸稀嗥鞲扇判⑹鹾蠡指纯欤焊骨痪凳质醪唤鍪骨锌诖瓷舜蟠蠹跚幔而且也使手术本身的内在创伤有所降低。一般而言,腹腔镜手术的脏器功能较开放手术要早恢复弊笥遥鹾笞≡褐灰材芩醵讨猎吹//丁阌诙嗖×V危焊骨痪凳质跻虼量诖瓷宋⑿《韵殖隽榛罨奶点,所以对多病病人,特别是病理灶相距较远者能够在一次麻醉下全方位的探查,进行诊断和鉴别诊断,继而联合实施腹腔镜手术治疗,取得事半功倍哈尔滨『:稃人学硕十学静论文
⒄垢趴的微创疗效。炯膊⊥残⑹质跞嗽苯习踩ǎ焊骨痪凳质跏沟檬质跞嗽币蜃伤和互相误伤导致与病人血液接触的机会大为减少,使有关人员的安全得到进一步保障。捕猛换妫阌谛鳎菏质跻缴⑵餍祷な俊⒙樽硪绞推渌手术室工作人员可以共睹同一监视器,手术细节一目了然,便于录像存档,便于经验总结和学术交流,也便于教学。谑质豕讨校枰S凶ㄈ医生志担J质跻缴峁┣逦视野,并长时间保持同一固定位置,容易使人产生疲劳并使手臂抖动,为医生提供的图像质量不高俊随着社会的进步和生活水平的不断提高,人类对自身疾病的诊断、治疗、、微电子、新材料、自动化、精密制造、机器人等技术有机结合,以提高医疗诊断的准确性和治疗的质量。谡庵智榭鱿拢接没魅撕褪只搅埔器设备得到了迅速的发展,在今后的医疗实践中,腹腔镜手术及其相关设备将有广阔的市场前景。本文是针对腹腔镜临床手术开发的新型人机合作智能机器人系统。用于代替持镜助手缴的工作,能够去除图像抖动,为外科医生提供清晰、高稳定的图像,并减小医生的工作强度,提高手术效率,降低手术风险Ⅲ。’手术机器人的研究与开发~直存在着两个基本方向,一是根据具体手术类型要求,开发新型的专用机器人;二是采用现有工业机器人,通过必要的选型或改造应用于手术当中。酝饪剖质趸魅瑞土洛桑大学研制出一种脑外科手术机器人,手术时患者的头