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变构型微创手术机器人系统设计与实现
1
作者
孔康
代迎凯
+1 位作者
杨英侃
苏赫
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1030-1043,共14页
高性能微创手术机器人有利于实施复杂危难手术,推动微创外科实现高质量发展.在深入分析现有手术机器人特点和临床需求的基础上,提出了一种变构型微创手术机器人系统.基于刚柔混合结构设计了构型可变的手术操作臂,通过构型变换可实现工...
高性能微创手术机器人有利于实施复杂危难手术,推动微创外科实现高质量发展.在深入分析现有手术机器人特点和临床需求的基础上,提出了一种变构型微创手术机器人系统.基于刚柔混合结构设计了构型可变的手术操作臂,通过构型变换可实现工作空间的变换,从而提高操作臂的灵活性.手术操作臂采用丝传动结构,针对变曲率丝鞘传动下的张力和弹性伸长量等问题进行了分析,确定了开合关节的丝鞘传动特性.基于刚体和柔性关节运动学,分析了手术操作臂在不同构型下的工作空间,通过调整伸缩关节移动量,实现操作臂工作空间可变功能.此外,设计了与操作臂适配的主手操作臂,该主手配置有两个主从调节关节,以保证主手与从手腕点姿态的一致性.随后,解析了主手与从手关节量之间的映射关系,并建立了基于位姿分离的主从运动映射算法,从而确保了操作舒适性与精准性.最后,研制了物理样机,进行了大工作空间下的刚性测试实验、运动性能、主从运动性能与缝合操作性能评价实验,全面验证了所提出的手术机器人系统的可行性.
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关键词
微创手术机器人
操作臂
主从控制
实验研究
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职称材料
题名
变构型微创手术机器人系统设计与实现
1
作者
孔康
代迎凯
杨英侃
苏赫
机构
天津
大学机械工程学院
天津威高德泰医疗科技有限公司
出处
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1030-1043,共14页
基金
国家重点研发计划资助项目(2019YFB1311502)
国家自然科学基金资助项目(52175028).
文摘
高性能微创手术机器人有利于实施复杂危难手术,推动微创外科实现高质量发展.在深入分析现有手术机器人特点和临床需求的基础上,提出了一种变构型微创手术机器人系统.基于刚柔混合结构设计了构型可变的手术操作臂,通过构型变换可实现工作空间的变换,从而提高操作臂的灵活性.手术操作臂采用丝传动结构,针对变曲率丝鞘传动下的张力和弹性伸长量等问题进行了分析,确定了开合关节的丝鞘传动特性.基于刚体和柔性关节运动学,分析了手术操作臂在不同构型下的工作空间,通过调整伸缩关节移动量,实现操作臂工作空间可变功能.此外,设计了与操作臂适配的主手操作臂,该主手配置有两个主从调节关节,以保证主手与从手腕点姿态的一致性.随后,解析了主手与从手关节量之间的映射关系,并建立了基于位姿分离的主从运动映射算法,从而确保了操作舒适性与精准性.最后,研制了物理样机,进行了大工作空间下的刚性测试实验、运动性能、主从运动性能与缝合操作性能评价实验,全面验证了所提出的手术机器人系统的可行性.
关键词
微创手术机器人
操作臂
主从控制
实验研究
Keywords
minimally invasive surgical robot
manipulator
master-slave control
experimental study
分类号
TP242.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
变构型微创手术机器人系统设计与实现
孔康
代迎凯
杨英侃
苏赫
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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