手术机器人控制系统及手动操纵装置的设计
随着机器人技术与医学科学的交叉发展，各种用途的医用机器人正在医学领域中得到越来越广泛的应用。其中，由于骨具有刚性结构、不易变形的特点,计算机捕获的骨骼图像与术中实际解剖结构的符合率高,重复性好,因此机器人辅助手术技术特别适用于骨科手术。颅颌面外科由于解剖结构的复杂性和治疗目的的特殊性，必须以最小的创伤完成精准的操作。目前光学导航技术已基本解决了手术操作规划和术中精确测量，但传统的手术方法由于人手动作的不稳定可能带来误差和损伤。而机器人的运动具有高度准确性和可靠性，而且可具有微创等显著优点。因此机器人在截骨、磨削、固定等需要高精度、高稳定性的操作中能起到很好的辅助作用。 论文整体设计了骨科手术辅助机器人系统，重点完成骨科手术机器人控制系统设计，介绍了控制系统的模块划分以及模块之间的信息传输，并且结合光学导航系统对骨科手术辅助机器人在颅颌面骨科手术中的配准技术做了简要介绍。控制系统主要包括嵌入式中央控制模块、多轴运动控制模块、交流伺服驱动器、液晶触摸屏人机交互模块以及各传感器和控制开关。文章着重阐述了控制系统硬件及控制电路的设计，其中包括运动控制器和伺服系统的设计。另外，论文研发出一种新型的多自由度关节型机器人示教方式，即通过手动操纵装置完成“手把手”示教功能，该方式由主刀医师亲自操作，简单、高效、低错误率。论文最后对机器人空间定位精度进行测试以及手动操纵装置性能进行验证，主要是针对于操纵杆机械性能和手动操纵装置动态性能的测试，考察手动操作装置是否适合作为骨科手术辅助机器人的“手把手”示教装置。通过对实验数据进行分析，系统满足预期要求。
手术机器人;控制系统;手动操纵装置;人机交互;模块化设计
上海交通大学
硕士
机械电子工程
栾楠
2011
中文
TP242
85
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）