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《天津大学》 2006年
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外科手术机器人缝合打结研究

岳龙旺  
【摘要】: 外科手术机器人系统充分利用医生的经验以及机器人定位精确、运行稳定、操作精度高等特性,可以使外科医生以舒适的操作环境完成精细的手术动作,极大地拓展了医生的技能,提高手术质量与安全性,缩短治疗时间,降低医疗成本。缝合打结是外科手术机器人不可缺少的功能。由于缝合线本身的非线性变形特征,在运用机器人进行缝合打结时,缝合线的形状难以控制,大大延长了手术时间。研究机器人缝合打结规律对于提高机器人精度和效率,加快机器人的临床应用进程具有重要意义。 根据外科手术机器人设计原则和临床手术工作空间要求,设计出用于显微血管手术的主从式机器人系统-“妙手”系统。从手采用RCM(Remote Center-of-motion)的结构。姿态机构采用三轴交汇于一点的结构形式,位置机构采用丝传动实现双四连杆机构形式。从结构上实现了姿态与位置的解耦,同时可实现手术工具在末端点固定不动的情况下进行大范围的姿态调整。 以运动灵活度作为技术指标对从手机构进行了尺度综合,得出位置机构的杆件长度及工作姿态:当位置机构三杆等长,且1杆和3杆互相垂直时,机构运动灵活度指标取最大值。 根据主手和从手的运动学方程,运用蒙特卡罗法分别得出主手、从手的独立工作空间及协同工作空间。以协同工作空间最大为优化目标,得出了最优的布置方式,同时得出主手与从手之间的比例系数为6:1。 根据机器人缝合打结时缝合线受力分析,建立缝合线长度计算模型,根据该模型可确定机器人进行缝合打结时合适的缝合线长度,并提出“线圈规则度”指标来评价线圈是否适宜进行打结。运用纽结理论,分析机器人进行“缠绕打结”法打结时缝合线不稳定的原因,提出了一种新的机器人打结方法-“扭转打结”法。并以“妙手”系统为试验设备,对缝合线“扭转打结”法进行了试验研究。通过试验数据分析得出“扭转打结”时的变形规律。采用虚拟现实技术实现虚拟力补偿,可弥补主从式遥操作机器人由于缺乏力反馈而造成的手术时间长、精度低、意外器官损伤等缺陷。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP242

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 周骥平,颜景平,陈文家;双臂机器人研究的现状与思考[J];机器人;2001年02期
2 刘少强,黄惟一,王爱民,宋爱国;用于微创外科手术的遥控机器人系统研究现状及趋势[J];机器人;2002年03期
3 杜志江,孙立宁,富历新;医疗机器人发展概况综述[J];机器人;2003年02期
4 赵永涛,王田苗,胡磊;用于髓内钉远端锁钉手术的矫形外科机器人系统[J];机器人;2005年01期
5 田增民,王田苗,刘宗惠,杜吉祥,赵全军,陈卫东;机器人系统辅助脑立体定向手术[J];军医进修学院学报;1998年01期
6 黄献龙,梁斌,陈建新,吴宏鑫;EMR系统机器人工作空间与灵活性的分析[J];机械工程学报;2001年02期
7 卢桂章,张建勋,赵新;面向生物工程实验的微操作机器人[J];南开大学学报(自然科学版);1999年03期
8 王勇军,吴鹏,郭光友,谭珂;支持力反馈的鼻腔镜虚拟手术仿真系统[J];系统仿真学报;2001年03期
9 杨轶璐;胡英;刘纪红;徐心和;;虚拟现实技术及其在现代医学中的应用[J];信息与控制;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 曹毅;显微外科手术机器人工作空间分析与综合[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李群智;机器人辅助显微外科手术系统的研究与开发[D];天津大学;2004年
2 丁杰男;显微外科手术机器人系统(MicroHand)的研究与开发[D];天津大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余朝文,李晓强,杨明;动脉损伤的一期外科处理[J];蚌埠医学院学报;2002年04期
2 李旭东,宗光华,毕树生,赵玮;生物工程微操作机器人视觉系统的研究[J];北京航空航天大学学报;2002年03期
3 刘淑春,马香峰;求解机器人工作空间的包络法[J];北京科技大学学报;1993年02期
4 黄晋红,王恩江,张仲海;中西医结合治疗下肢深部静脉血栓形成并发肺栓塞12例[J];成都中医药大学学报;2000年02期
5 黄大刚;微操作机器人系统三维标定的研究与实现[J];传感技术学报;2002年02期
6 李生伟,但玲,朱仕钦,沈庆明,罗文军,叶友坤;手术对纤溶功能的影响[J];重庆医学;1997年05期
7 孙建明,朱仕钦,曾晓华,李生伟;D-二聚体和MVO试验在下肢深静脉血栓形成中的诊断价值[J];重庆医学;2000年06期
8 朱庆莉,姜玉新;超声在下肢深静脉血栓诊断中的价值[J];中国超声诊断杂志;2001年08期
9 赵晖;王超;王朝歆;;下肢血栓性浅静脉炎的超声诊断[J];中国超声诊断杂志;2006年10期
10 潘峰,武威,杨轶璐,徐心和;视觉定位脑外科手术机器人系统的坐标映射[J];东北大学学报(自然科学版);2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 范守文;徐礼钜;;机器人工作空间分析的解析法[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
2 王东署;潘峰;项龙江;徐心和;;基于视觉伺服的脑外科手术机器人系统[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
3 陈力;任征;俞星飞;潘乐门;;急性肢体动脉栓塞35例外科诊治分析[A];2007年浙江省周围血管外科年会论文汇编[C];2007年
4 孙明竹;赵新;卢桂章;;微操作工具深度信息提取实验研究[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王化明;智能制造中的微操作/微装配系统基础技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
2 崔高宇;基底节区定位解剖及可视化研究[D];第三军医大学;2003年
3 姜成山;转基因微细作业系统中超微量注射及双目时分立体成像技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2002年
4 闫英;下肢深静脉瓣膜功能不全的中医病因病机、辨证分型研究[D];北京中医药大学;2002年
5 王宪平;并联机构的机构分析及流形多体系统研究[D];国防科学技术大学;2001年
6 李广军;深潜救生艇多机械手对接装置的研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
7 范守文;混联结构并联机床的研究[D];四川大学;2002年
8 雷勇;基于变几何桁架机构的宏-微机器人及其控制的研究[D];四川大学;2002年
9 姜春福;基于神经网络的机器人模型辨识与控制研究[D];北京工业大学;2003年
10 张灵;DNA超微注射量精密控制技术的研究[D];广东工业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 石磊;基于视觉的多自由度微操作平台控制系统的研究[D];吉林大学;2005年
2 巨安丽;虚拟医院的理论、方法及实现研究[D];西北工业大学;2005年
3 部云超;并联机构运动仿真平台的开发[D];河北工业大学;2005年
4 张大伟;血栓闭塞性脉管炎动物模型的研制[D];山东中医药大学;2001年
5 韩华;GFS502-2型X射线机主机的人机界面及上下位机通信设计[D];四川大学;2001年
6 李欣欣;论网络环境下的医药学信息服务[D];东北师范大学;2002年
7 甘泉;新型并联机床的运动特性研究[D];电子科技大学;2002年
8 于鹏;并联机床的研究[D];四川大学;2002年
9 李冰;双目成像技术在内窥镜图像立体显示中的应用研究[D];重庆大学;2002年
10 宋展;显微图象特征匹配与三维显示初步研究[D];大连理工大学;2003年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马志峰,赵保军,何佩琨;基于DSPC64X高速图像采集和识别系统[J];北京理工大学学报;2005年07期
2 王筱华,王学俊,陶学恒;银行钞票自动线绳捆扎机设计[J];大连轻工业学院学报;2000年04期
3 张绍祥,王平安,刘正津,谭立文,邱明国,李七渝,李恺,崔高宇,郭燕丽,刘光久,单锦露,刘继军,张伟国,陈金华,王健,陈伟,陆明,游箭,庞学利,肖红,谢永明,许忠信,王欲甦,邓俊辉,唐泽圣;首套中国男、女数字化可视人体结构数据的可视化研究[J];第三军医大学学报;2003年07期
4 杜志江,孙立宁,富历新;机器人辅助医疗技术的新进展[J];高技术通讯;2003年06期
5 刘达,王田苗,李伟,田增民;机器人辅助远程手术的研究[J];高技术通讯;2003年10期
6 于凤军,崔金玲,李立新;利用平衡原理导出悬链线方程[J];工科物理;1998年04期
7 魏迎梅,王涌,吴泉源,石教英,沙基昌;手术仿真中的碰撞检测研究[J];计算机研究与发展;2002年01期
8 董玉涛,张建勋;微操作机器人控制系统下位机的设计[J];机器人;2000年04期
9 刘少强,黄惟一,王爱民,宋爱国;用于微创外科手术的遥控机器人系统研究现状及趋势[J];机器人;2002年03期
10 刘达,王田苗,张玉茹,胡磊,李伟;面向微创手术的医疗外科机器人构型综合[J];机器人;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 魏迎梅;虚拟环境中碰撞检测问题的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
2 焦国太;机器人位姿误差的分析与综合[D];北京工业大学;2002年
3 曹毅;显微外科手术机器人工作空间分析与综合[D];天津大学;2004年
4 王天柱;变形物体碰撞检测技术研究[D];吉林大学;2006年
5 段然;嵌入式可重构DSP体系结构研究[D];西北工业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李群智;机器人辅助显微外科手术系统的研究与开发[D];天津大学;2004年
2 邱燕;显微手术机器人从手操作臂机构设计与优化[D];天津大学;2004年
3 王辉;显微外科手术机器人系统主操作手设计与研究[D];天津大学;2004年
4 丁杰男;显微外科手术机器人系统(MicroHand)的研究与开发[D];天津大学;2004年
5 胡志秋;虚拟手术中四面体切割及优化问题研究[D];青岛大学;2005年
6 罗军;虚拟手术中基于有限元模型的切割算法的研究与实现[D];国防科学技术大学;2005年
7 牛志鹏;主从式MIS机器人设计[D];天津大学;2005年
8 王海英;腹腔镜手术培训系统开发[D];天津大学;2005年
9 王连朝;微创手术机器人视觉定位系统的研究[D];武汉理工大学;2006年
10 王广伟;基于快速有限元法的虚拟手术技术研究[D];西南交通大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱建敏,许有恒;一种含移动副机器人的工作灵活性分析方法[J];上海理工大学学报;1991年01期
2 王兴海,周迢;机器人工作空间的数值计算[J];机器人;1988年01期
3 杨德荣,冯宗律;机器人工作空间快速可靠数值算法[J];机器人;1990年02期
4 黄宇中,张宗明,何奇伟;机器人灵活工作空间的边界分析[J];机器人;1991年02期
5 周骥平,颜景平,陈文家;双臂机器人研究的现状与思考[J];机器人;2001年02期
6 钱东海,马毅潇,赵锡芳;双臂机器人时间最优轨迹规划研究[J];机器人;1999年02期
7 王建滨,马培荪,徐军,郝颖明;一种离散驱动蛇形柔性臂的工作空间及优化设计研究[J];机械设计与研究;2002年05期
8 黄献龙,梁斌,陈建新,吴宏鑫;EMR系统机器人工作空间与灵活性的分析[J];机械工程学报;2001年02期
9 田增民,王田苗,刘宗惠,杜吉祥,赵全军,陈卫东;机器人系统辅助脑立体定向手术[J];军医进修学院学报;1998年01期
10 卢桂章,张建勋,赵新;面向生物工程实验的微操作机器人[J];南开大学学报(自然科学版);1999年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李群智;机器人辅助显微外科手术系统的研究与开发[D];天津大学;2004年
2 王辉;显微外科手术机器人系统主操作手设计与研究[D];天津大学;2004年
3 丁杰男;显微外科手术机器人系统(MicroHand)的研究与开发[D];天津大学;2004年
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1 ;我是新玩意[J];科学启蒙;2011年01期
2 ;2010机器人十大新闻[J];机器人技术与应用;2011年01期
3 崔亮;高江平;;微创外科手术机器人现状与发展趋势[J];机器人技术与应用;2011年04期
4 ;国内首台微创外科手术机器人“妙手A”面世[J];机械;2010年07期
5 ;我国自主研制成功首台微创外科手术机器人[J];光机电信息;2010年07期
6 ;世界首台外科手术机器人在加问世 “神经臂”可望为显微手术带来突破[J];传感器世界;2007年06期
7 岳龙旺;曹毅;王树新;;基于工作空间的主从式机器人比例系数分析[J];机械科学与技术;2007年06期
8 陈广飞;周丹;张茜;;达芬奇手术机器人系统在医疗中的应用[J];机器人技术与应用;2011年04期
9 朴明波;付宜利;王树国;;胸腹腔外科手术机器人工作空间求取方法[J];南京理工大学学报(自然科学版);2008年04期
10 杜志江,孙立宁,富历新;医疗机器人发展概况综述[J];机器人;2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 曾庆军;王捍兵;徐晶晶;;基于软组织环境的遥操作机器人系统预测控制研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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2 唐昀;印度有最便宜汽车,也有很廉价医疗[N];新华每日电讯;2009年
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1 岳龙旺;外科手术机器人缝合打结研究[D];天津大学;2006年
2 李群智;面向喉部微创外科手术的机器人系统设计与实验研究[D];天津大学;2007年
3 王惠娟;面向微创手术机器人系统的缝合打结行为研究[D];天津大学;2010年
4 赵子健;机器人辅助全膝关节置换手术系统的研究及其在临床前的应用[D];上海交通大学;2009年
5 罗海风;微创外科手术机器人多构态末端工具设计及实现[D];天津大学;2012年
6 张鹤;脊柱微创手术机器人系统(遥控型)及关键技术研究[D];第三军医大学;2012年
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1 杨硕;外科手术机器人从手控制研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 李长军;面向外科手术的力反馈型遥操作主手研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 赵志球;多自由度微创手术机械从手的设计与研究[D];上海交通大学;2010年
4 李刚;面向微创腹腔外科手术的冗余自由度机械臂研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 许东;主从微创手术机器人控制设计[D];上海交通大学;2013年
6 王道明;主从式MIS机器人的运动控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 吕晟;基于虚拟力/触觉引导的外科遥操作实验平台的设计与实现[D];华中科技大学;2011年
8 袁金生;冗余自由度持镜机械臂的设计[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 孟纪超;核磁共振兼容的手术穿刺定位机器人研制[D];上海交通大学;2012年
10 吴启航;主从式微创手术机器人系统的震颤抑制方法研究[D];广东工业大学;2011年
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