微创手术机器人被动式关节设计和优化.pdf

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微创手术机器人被动式关节设计和优化方婉霏,潘博,付宜利设计准则哈尔滨商业大学学报匀豢蒲О复医生操作手术的灵活投允质豕痰母芯酰腹腔手术机器人机械臂的被动关节,并创新陛采用微创外科手术蚱涮弁葱⒊鲅I佟⑹后恢复快等特点得到了广泛运用,而将机器人技术和微创手术相结合更可以减小医生的劳动强度,恢高手术质量¨’壳埃澜绺鞴乇鹗俏鞣椒⒋国家都争先进行机器人辅助微创手术技术的研究,并制定了各种研究计划,,手术过程中需要实现部分关节的锁紧,目前手术机器人中常用的锁紧方式有液压锁紧∞乃簦绱潘鬑龋北京航空航天大学的刘达采用了液压装置实现了机器人关节的锁紧,但其关节结构设计较为复杂,,但存在着关节尺寸较大、,”枷耄杓朴糜谖⒋楔形结构实现关节在任意位置锁紧,,术前医生需要手动设置机器人构型,在完成设置后将机器人被动关节锁紧,,被动关节既要将自身关节转动角度反馈给控制系统,实现机器人运动学计算,又必须实现关节的可靠性锁紧,,:设计一种用于微创手术机器人的被动式关节,实现了机械结构和控制驱动的一体化设计;关节可以实现回转运动并实现手术中关节在任意位置的可靠锁紧;锁紧机构采用步进电机驱动,通过压力传感器检测锁紧力矩大小,:微创外科手术;机器人;被动关节;一体化设计;锁紧机构中图分类号:文献标识码:文章编号:猣,,,:,甌甌瓵篗;籶;收稿日期:——.基金项目:国家钅恢醒敫咝;:方婉霏,女,硕士,研究方向:医疗机器人..#琀,瑆
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结构设计应该满足如下的设计准则:转动的连续性:每一个被动关节应可以连续的转过任意的角度,:机器人运动学需要实时反馈各关节的转动角度,因此,在被动关节设计中应安装角度反馈元件,:手术器械运动到合适的位置后进行手术过程中,为保证患者的安全和手术的成功率,,:根据微创手术机器人手术试验得出,满足定位要求的安全可靠的锁紧力矩达到一体化设计:被动关节的设计在力求轻量小型基础上,要优化机械结构、合理选用元器件,实现机构、驱动、传动、传感集成化、一体化,,手术前由辅助手术人员手动转动三个被动关节,调节末端手术器械在水平面的位置以满足手被动关节的上下壳体分别与前后的机械臂相连,上壳体通过一对轴承进行支撑;通过轴承的联接上下壳体可以进行相对的回转运动,,