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《哈尔滨工程大学》 2010年
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辅助腹腔镜手术机器人建模与仿真研究

刘尔静  
【摘要】:腹腔镜手术以其手术切口小、疼痛小、术后恢复快的优势,近年来得到了迅速的发展。机器人参与腹腔镜手术是对传统开放性手术的一次重大变革,目前该技术在西方发达国家已经较为成熟,在我国也逐渐被重视,开始研究辅助腹腔镜手术机器人的科研单位越来越多。随着医疗技术的不断发展和人们生活水平的不断提高,研究具有自主知识产权的腹腔镜手术机器人势在必行。 论文在实验室第一代辅助腹腔镜手术机器人的基础上进行改进,设计一种新型具有6自由度的机器人,采用主被动方式。其中3个为主动关节实现腹腔镜的位置控制,由伺服电机驱动;3个被动关节加光电编码器以检测其位姿,实现腹腔镜的姿态变换。 建立机器人的运动学模型,并利用MATLAB软件仿真分析,以验证机器人运动学模型的正确性,并为机器人的控制奠定基础。对机器人工作空间进行分析,以验证辅助腹腔镜手术机器人能够达到手术空间的需要。 基于人体皮肤动态特性建立患者切口约束仿真模型,研究了被动关节弹性阻尼系数对腹腔镜与切口间力的影响,确定被动关节的弹性阻尼系数,为实际参数的设置提供理论依据。建立机器人控制仿真模型,对主动关节电机控制参数进行选取。对机器人的运动轨迹进行规划并进行轨迹仿真验证,结果表明机器人能够很好的跟踪轨迹,误差在允许范围内。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242

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