五自由度腦微創(chuàng)手術(shù)框架精度的研究.pdf

1、腦微創(chuàng)手術(shù)是現(xiàn)代腦外科手術(shù)的最新前沿技術(shù)之一。相比傳統(tǒng)的腦外科手術(shù)，腦微創(chuàng)手術(shù)過程更加直觀、操作更加安全方便、精度更高、手術(shù)給患者帶來的創(chuàng)傷和痛苦更小。本文涉及的五自由度框架式手術(shù)系統(tǒng)就是一種為實施腦微創(chuàng)手術(shù)而研制的低成本、高精度的新型手術(shù)機器人系統(tǒng)。本文主要研究該系統(tǒng)的五自由度手術(shù)框架的手術(shù)執(zhí)行精度。
　　 文中首先簡要地介紹了手術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、功能特點，以及手術(shù)的實現(xiàn)過程。指出在由病灶圖像識別系統(tǒng)、配準系統(tǒng)、五自由度手術(shù)框

2、架等幾個主要部分構(gòu)成的立體定向手術(shù)系統(tǒng)中，每個部分在實現(xiàn)各自功能中的誤差對手術(shù)框架末端的執(zhí)行精度都會有一定的影響，并重點對五自由度手術(shù)框架的每個自由度的誤差源作了詳細地分析，為單個自由度的誤差標定以及誤差模型的建立提供了基礎(chǔ)。
　　 其次，詳細地介紹了五自由度手術(shù)框架中各個自由度的標定方法并且得出相應(yīng)的測試結(jié)果，并根據(jù)測試結(jié)果估算手術(shù)框架的綜合誤差。在分析五自由度手術(shù)框架的結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，建立了五自由度手術(shù)框架坐標系并提出了基

3、于D-H模型的五自由度手術(shù)框架運動學模型。文中還介紹了一種為了建立五自由度手術(shù)框架的誤差模型而研制的誤差標定模板。分別用三坐標測量機和五自由度手術(shù)框架本身去測量誤差標定模板上特定兩點之間的距離，然后用兩次測量的差值去建立五自由度手術(shù)框架的誤差模型，最后獲得機構(gòu)的運動學參數(shù)誤差。
　　 最后，本文還詳細地介紹了一種測量五自由度手術(shù)框架末端誤差測量儀的設(shè)計方案和標定方法。并用所研制的該儀器，對五自由度手術(shù)框架誤差補償前后的末端精度和