手術(shù)機器人控制系統(tǒng)及手動操縱裝置的設(shè)計.pdf

1、隨著機器人技術(shù)與醫(yī)學(xué)科學(xué)的交叉發(fā)展，各種用途的醫(yī)用機器人正在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。其中，由于骨具有剛性結(jié)構(gòu)、不易變形的特點,計算機捕獲的骨骼圖像與術(shù)中實際解剖結(jié)構(gòu)的符合率高,重復(fù)性好,因此機器人輔助手術(shù)技術(shù)特別適用于骨科手術(shù)。顱頜面外科由于解剖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和治療目的的特殊性，必須以最小的創(chuàng)傷完成精準的操作。目前光學(xué)導(dǎo)航技術(shù)已基本解決了手術(shù)操作規(guī)劃和術(shù)中精確測量，但傳統(tǒng)的手術(shù)方法由于人手動作的不穩(wěn)定可能帶來誤差和損傷。而機器人的

2、運動具有高度準確性和可靠性，而且可具有微創(chuàng)等顯著優(yōu)點。因此機器人在截骨、磨削、固定等需要高精度、高穩(wěn)定性的操作中能起到很好的輔助作用。
　　論文整體設(shè)計了骨科手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)，重點完成骨科手術(shù)機器人控制系統(tǒng)設(shè)計，介紹了控制系統(tǒng)的模塊劃分以及模塊之間的信息傳輸，并且結(jié)合光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)對骨科手術(shù)輔助機器人在顱頜面骨科手術(shù)中的配準技術(shù)做了簡要介紹。控制系統(tǒng)主要包括嵌入式中央控制模塊、多軸運動控制模塊、交流伺服驅(qū)動器、液晶觸摸屏人機交互模

3、塊以及各傳感器和控制開關(guān)。文章著重闡述了控制系統(tǒng)硬件及控制電路的設(shè)計，其中包括運動控制器和伺服系統(tǒng)的設(shè)計。另外，論文研發(fā)出一種新型的多自由度關(guān)節(jié)型機器人示教方式，即通過手動操縱裝置完成“手把手”示教功能，該方式由主刀醫(yī)師親自操作，簡單、高效、低錯誤率。論文最后對機器人空間定位精度進行測試以及手動操縱裝置性能進行驗證，主要是針對于操縱桿機械性能和手動操縱裝置動態(tài)性能的測試，考察手動操作裝置是否適合作為骨科手術(shù)輔助機器人的“手把手”示教裝置