机器人辅助显微外科手术系统的研究与开发

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1、摘要本文围绕机器人辅助显微外科手术系统(RoboticAssistantMierosurgerySystem，简称RAMS)的研究与开发这个专题，对RAMS主从机器人的技术指标、工作空间、运动学匹配映射、样机设计与实验进行了全面、系统的分析与研究，取得了一定的研究成果，具有一定的理论价值和实际意义。基于显微外科手术的基本操作和空间布局，以血管吻合显微手术操作为实际应用对象，对医生的动作进行了记录和量化分析，根据投影几何以及显微手术数据得到了从手末端工具准确的三维灵活操作空间，并在人机工程学的基础上，确定了RAMS主从机器人的任务要求和技术指标。在此基础之

2、上，确定RAMS主从机器人样机的基本形式为直角坐标式从手对应关节式力反馈主手的异构形式，并用图解法分别求解了从手和主手的工作空间，同时对各自的工作空间进行了仿真验证。对RAMS主从机器人的运动学匹配映射问题，采用Denavit-Hartenberg理论和开关控制，解决了RAMS主从机器人的主从的异构和主手的耦合问题，实现了异构结构达到同构的实际操作控制效果：同时，建立了RAMS主从机器人从手和主手的运动学方程，并采用逆运动学的方法，对主从机器人从手机构的设计参数提出了具体的要求。对RAMS主从机器人的样机设计进行了深入细致的研究，针对详细的结构设计、基本

3、动作、电机等控制元件的选择和优缺点四个方面进行了讨论，并详述了调试过程中出现的系列问题，分别提出了解决方案，最终改进成型。为了验证理论分析设计的正确性和有效性，分别对RAMS主从机器人的从手、主手和整个系统的主从控制过程进行了详细的实验验证，并成功的进行了兔子腿部静脉血管lmm缝合的实验a关键词：遥操作主从式显微外科手术机器入直角坐标式关节式工作空间ABSTRACTCenteredonthespecialtopicofthestudyanddevelopmentoftheRoboticAssistantMicrosurgerySystem，thetech

4、nicalcriteria，workspace，thematchingmapofkinematics，thedesignofthesimplemodelandtheexperimentarefullyandsystematicallyanalyzedandstudied，obtainingsomevaluableoutcomesoftheoreticalandpracticalsignificance．Basedonthebasalmanipulationandspatialarrangementofthemicrosurgery，dovetailedt

5、heveinduringmicrosurgerymanipulationaspracticalapplicationobject，theactionofthedoctorisrecordedandquantifiedanalyzed．What’Smore，basedonthedescriptivegeometryandthedataofthemicrosurgerymanipulation，andbasedontherelevantknowledgeofergonomics，themissionrequirementandthetechnicalcrit

6、eriaoftheRAMSareascertained．Furthermore，ascertainedthesimplemodelasCartesianTypecorrespondingJointTypeasisomerictype，thengottheworkspaceoftheslaveandmasterusinggraphology，andfinallymadeemulationoftheworkspace．Aimedatthematchingmapofkinematics，Denavit-Hartenbergtheoryandon—offcont

7、rolareadopted，thentheproblemsoftheslave-masterisomerictypeandthecouplingofthemasteraresolved．Atthesalnetime，theequationsofkinematicsoftheslaveandmasterareformed，andtherequirementsoftheparametersoftheslaveareobtmned，usingthemethodofcontra-kinematics．Madethoroughstudyofdesig．nabout

8、thesimplemodel，aimedatstructuraldesign，b