單孔腹腔鏡手術機器人系統(tǒng)的控制與實現(xiàn).pdf

1、單孔腹腔鏡手術相比于傳統(tǒng)多孔腹腔鏡手術，對病人創(chuàng)傷更小，術后并發(fā)癥發(fā)病率更低，恢復更迅速，能夠達到更好的手術效果，因而也更具有研究價值，因此在近十年之間引起了學術界的廣泛關注。單孔腹腔鏡手術機器人系統(tǒng)的出現(xiàn)為外科醫(yī)生提供了一種直觀的單孔腹腔鏡手術操作模式，降低了醫(yī)生在單孔腹腔鏡手術過程中使用人工器械執(zhí)行手術任務的難度。
　　本碩士論文基于一項單孔腹腔鏡手術機器人系統(tǒng)的開發(fā)項目。所述的手術機器人系統(tǒng)能在收攏狀態(tài)下形成一個直徑為12m

2、m的圓柱體狀腹腔鏡，通過12mm內徑的鞘套從病人腹部切口進入腹腔，然后外展立體視覺系統(tǒng)提供視覺引導，并伸出雙支基于柔性連續(xù)體機構的手術機械臂以進行手術操作。
　　在簡要介紹了該單孔腹腔鏡手術機器人系統(tǒng)的整體設計后，本論文突出介紹了本手術機器人系統(tǒng)所使用的柔性機械臂及其驅動實現(xiàn)方法，著重描述了其基于雙連續(xù)體機構的結構特性。在對該手術機械臂進行的運動學建模中，包括了定義運動坐標系、推導單節(jié)連續(xù)體機構的運動學和推導整支機械臂的運動學模型

3、。不僅如此，本論文還比較了采用不同構型的連續(xù)體機械臂的運動學和剛度特性，為將來不同設計場合下使用不同機械臂結構提供了設計參考。
　　本論文還介紹了本手術機器人控制系統(tǒng)的設計和遙操作的實現(xiàn)。搭載基于xPC Target實時控制系統(tǒng)的工控機，配合模擬量輸出板卡和計數(shù)板卡，實現(xiàn)了對整個機器人系統(tǒng)18個伺服電機的實時閉環(huán)控制。手術機械臂可以通過兩種軌跡規(guī)劃方式，完成在關節(jié)空間或者任務空間的受控運動。
　　本研究后續(xù)進行了立體視覺模塊