手术机器人末端执行器控制系统研究与开发

发布时间：2025-07-07 01:46

　　微创手术的快速发展驱使着微创外科手术机器人近年来成为一个新兴的热门领域,同时微创外科手术机器人也发展为一门综合学科,它将众多学科知识融为一体并形成适应自身发展的发展方式。微创外科手术机器人与传统微创手术相比,有着创口小、速度快、精度高、患者恢复时间短等优点,为广大患者带来了全新的手术方式,适应了当前社会科技飞速发展的趋势。微创外科手术机器人的工作方式与传统微创手术相仿,手术机器人为主从式结构,医生操作主手,控制从手插入患者体内并重复主手的动作完成手术操作。在当前手术机器人控制系统研究中,对于拥有力感知与反馈的从手控制系统研究还处于较为薄弱的状态。本文针对此方面问题,在基于手术机器人从手(末端执行器)结构设计的基础上,设计了一种具有从手工作力力感知功能的腹腔镜微创手术机器人从手控制系统并作出以下研究。首先,分析了手术机器人从手的机械结构,在此基础上对手术机器人从手进行了运动学与动力学分析,并建立了从手的动力学模型,为后续基于模型的控制算法设计建立了手术机器人从手模型基础。其次,在手术机器人从手动力学模型的基础上,设计了一种基于模型分块逼近的RBF(Radial basis function...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1ROBODOC手术机器人Fig.1.1ROBODOCsurgicalrobot

图1.1所示。ROBODOC于1992年由FDA认证的手术机器人，该手术机器人率极高[11，12]。人为手术精度仅为75%，医生的操作精度，同时ROBODOC大幅于人工手术效果。

图1.2伊索手术机器人Fig.1.2AESOPsurgicalrobot

ESOP-伊索”手术机器人，如图1.2所示。伊索手术机比动作更加人性化。其创新在于取消了在手术中人手臂来替代，它提供的手术视觉信息比以往更加直接、[13，14]。同年于比利时，伊索完成了第一次实体手术案好。伊索从问世至今，已成功完成7.5万次腹腔微创

图1.3宙斯手术机器人Fig.1.3ZEUSsurgicalrobot

如图1.3所示。宙斯手术机器人分为两个部分，一部分为械操作手，另一部分为患者系统，患者系统为辅助部分，臂[15-17]。宙斯简化了手术的操作步骤，医生只需坐在控制图像信息来操作手术，为医生准确完成手术带来了便捷。

图1.4达芬奇手术机器人Fig.1.4DaVincisurgicalrobot

几十万台手术。如图1.4所示，达芬奇手术机器人的组成方式为合理的组成方式，共分为三个独立部分：医生操作台、腹人操作臂平台，达芬奇手术机器人为主从式手术机器人，医控制主手使从手完成手术的操作[18-23]。同时达芬奇手术机器统，一名主刀医生经过相关专业训练后，即可使用达芬奇手

本文编号：4056296