导管导丝介入手术机器人系统的研究

《导管导丝介入手术机器人系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文导管导丝介入手术机器人系统的研究RESEARCHONINTERVENTIONALSURGICALROBOTSYSTEMBASEDONCATHETERANDGUIDEWIRE李雪哈尔滨工业大学2011年6月国内图书分类号：TP242.2学校代码：10213国际图书分类号：621.865.8密级：公开硕士学位论文导管导丝介入手术机器人系统的研究硕士研究生：李雪导师：杜志江教授申请学位：硕士学位学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP242.2U.D

2、.C:621.865.8DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONINTERVENTIONALSURGICALROBOTSYSTEMBASEDONCATHETERANDGUIDEWIRECandidate：XueLiSupervisor：ProfessorZhijiangDuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMechatr

3、onicsEngineeringDateofDefense：June,2011DegreeConferringInstitution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要微创血管介入手术已经成为当今医疗技术发展的一个重要方向，并逐渐被人们认可与接受。血管介入手术具有创口小，恢复快等优点，但是手术对医生的辐射较大，对手术的精准性和医生的技能也提出了较高的要求。机器人辅助医疗技术可使医生免受辐射、提高手术质量，目前，该技术已成为国内外学者的研究热点。本课题主要针对肿瘤的治疗，在查阅了大量相关文献的基础上，研制了被动式导管导

4、丝介入手术机器人系统样机。该系统具有操作简单直观、安全可靠的优点，并对该系统的主从控制算法及整机的实验展开了相关研究。首先，分析了传统介入手术的流程，根据手术中医生的各种手法如推动回拉、旋捻等，在分析不同构型的基础上，完成了机器人系统总体样机的研制，设计了包含推送执行器、旋捻执行器、导管调整装置以及姿态调整装置的机器人系统。通过建立的机器人三维虚拟样机模型，分析了机器人的运动性能，并以满足介入手术操作要求为目标，对机器人结构外形尺寸进行了详细设计，使该机构具有结构简单、精巧、易于操作的优点。设计了以主从控制为核心，具有监测功能、人机交互功能的三

5、层递阶结构的机器人控制系统。该系统上层为人机交互层，下层为驱动层，中间层为实现运动控制和主从控制算法的核心控制层。以完成介入手术既定操作为目的，使用Omega7主手设备实现主从控制，操作者可以在远端控制机器人完成手术。然后，研究了机器人的主从控制算法。根据机器人完成手术既定操作，对主从操作的运动控制过程进行规划。在分析主手的参数指标的基础上，根据主手的行程和精度，采用了基于随动控制模式的主从控制算法，该算法实时性好、稳定性高。配合键盘操作来实现导管导丝的16种运动情况。最后，以自制血管模型作为手术的介质，搭建了导管导丝介入手术实验系统，对本文设

6、计的导管导丝介入手术机器人进行模拟实际手术实验验证，实验结果验证了机器人机械系统、控制系统是合理的，提出的主从控制算法是可行的，同时结果表明本文所研制的机器人系统可以成功将导管导丝送至假定的病灶部位，能够完成预期的介入手术功能。关键词：导管导丝；介入手术机器人；主从控制算法；人机交互-I-AbstractAbstractMinimallyinvasivevascularinterventionalsurgeryhasbecomeanimportantmedicaltechnologyresearchtrend,whichhasbeengradu

7、allyrecognizedandacceptedbypeople.Vascularinterventionalsurgerycanfinishthesurgeryoperationwithsmallwoundandfastrecoveryetc.However,vascularinterventionalsurgerycausespoorsurgeryenvironmentandlargerradiationtothedoctor.Alongeroperationtime,makesdoctormorefatigueandaffectsthe

8、qualityofsurgery.Thedoctorsareexpectedtoextricatefromsurgeryenvironmentande