介入手术医疗机器人末端执行器设计说明书
微创手术机器人及其末端执行器的制作流程
图片简介:本技术公开一种微创手术机器人及其末端执行器，末端执行器包括相互铰接的第一夹钳和第二夹钳；第一夹钳与第二夹钳均对称设有夹持部、弹性部及固定部；夹持部与弹性部相固连，固定部悬置于弹性部上方；弹性部与固定部之间设有弹性架，弹性架设有若干力检测件；当第一夹钳的夹持部与第二夹钳的夹持部处于夹持状态时，弹性部带动弹性架发生弹性变形，使弹性架内全部力检测件进行力检测，从而依据全部所述力检测件反馈的信号解耦出三维力信息，提升力感知的灵敏性。
力感知灵敏性的提升有利于获取准确的力感知，有助于提升末端执行器的动作精度，降低误操作风险，手术的安全性较高。
技术要求1.一种微创手术机器人的末端执行器，其特征在于，包括相互铰接的第一夹钳(1)和第二夹钳(2)；所述第一夹钳(1)与所述第二夹钳(2)均对称设有夹持部(3)、弹性部(4)及固定部(5)；所述夹持部(3)与所述弹性部(4)相固连，所述固定部(5)悬置于所述弹性部(4)上方；所述弹性部(4)与所述固定部(5)之间设有弹性架(6)，所述弹性架(6)设有若干力检测件；当所述第一夹钳(1)的夹持部(3)与所述第二夹钳(2)的夹持部(3)处于夹持状态时，所述弹性部(4)带动所述弹性架(6)发生弹性变形以依据全部所述力检测件反馈的信号解耦出三维力信息。
2.根据权利要求1所述的微创手术机器人的末端执行器，其特征在于，所述夹持部(3)与所述弹性部(4)一体式相连，所述弹性部(4)的横截面面积小于所述夹持部(3)的横截面面积以使所述弹性部(4)的刚性小于所述夹持部(3)的刚性。
3.根据权利要求2所述的微创手术机器人的末端执行器，其特征在于，所述弹性部(4)呈板状，所述弹性部(4)包括与所述弹性架(6)相抵的弹性板(41)及两根分别对称设于所述弹性板(41)两侧的连接臂(42)。
4.根据权利要求3所述的微创手术机器人的末端执行器，其特征在于，所述弹性架(6)包括：贴附于所述弹性部(4)的固定环(61)，所述固定环(61)的中心固设有若干一体式相连且呈辐射状分布的弹性臂(62)，所述力检测件一体式设于所述弹性臂(62)以在所述弹性臂(62)发生弹性变形时解耦出所述三维力信息；一端与全部所述弹性臂(62)的中心相固连且另一端与所述固定部(5)相固连的连接柱(63)。
微创血管介入手术导管辅助机器人自整定模糊PID控制
微创血管介入手术导管辅助机器人自整定模糊PID控制赵希梅;游健康;刘浩;李洪谊【摘要】传统的微创血管介入手术,医生长时间遭受大量射线的辐射,会对医生造成一定的损伤.而用手术机器人代替医生操作导管能够克服上述缺点.为此,针对微创血管介入手术导管辅助机器人系统,首先运用D-H法建立了导管运动学模型,以便获得导管近端到导管末端的运动传递关系,接着选择无刷直流电机作为机器人关节执行器,采用自整定模糊PID控制方法来适应血管介入手术过程中系统参数变化及不确定性因素的影响,实现从端辅助机器人精确快速地跟踪主手的控制指令,进而提高系统的控制精度.仿真结果表明,与传统PID控制相比,自整定模糊PID控制方法能够快速跟踪系统的指令,使系统的跟踪误差减小到0.3mm以下.【期刊名称】《中国生物医学工程学报》【年(卷),期】2014(033)001【总页数】5页(P123-127)【关键词】微创血管介入手术;辅助机器人;自整定模糊PID控制;无刷直流电机【作者】赵希梅;游健康;刘浩;李洪谊【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院,沈阳110870;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,沈阳 110016;沈阳工业大学电气工程学院,沈阳110870;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,沈阳 110016【正文语种】中文【中图分类】R318.08许多心脑血管疾病，如心律失常，是血管介入手术的主要应用领域。
在传统的血管介入手术中，医生直接操作导管，在医学影像的辅助下，经血管把导管送到病灶处，进行诊断和治疗[1]。
与传统的开刀手术相比，它具有伤口小、出血少、术后恢复快且并发症少等优点。
但是导管操作需要有经验的医生经过反复尝试才能获得良好的效果，这样医生和病人长时间接触射线，长期工作会对医生造成一定损伤。
将机器人技术与血管介入手术有机地结合，则能克服上述缺点，促进血管介入手术的推广。
介入手术医疗机器人定位机械臂毕业设计
大学泉城学院毕业设计题目介入手术医疗机器人定位机械臂设计专业机械设计制造及其自动化班级机设07Q3 学生康树宗学号指导教师洪华二〇一一年五月三十日1绪论20世纪机器人技术已经在制造业领域得到初步的应用，在信息产业的带动下进入21世纪以来在非制造业领域也得到了初步的应用。
介入治疗是是利用现代高科技手段进行的一种微创性治疗--就是在医学影像设备的引导下,将特制的导管,导丝等精密器械,引入人体,对体病态进行诊断和局部治疗[1]。
介入治疗应用数字技术,扩大了医生的视野,借助导管,导丝延长了医生的双手,它的切口（穿刺点）,仅有米粒大小,不用切开人体组织,就可治疗许多过去无法治疗,必须手术治疗或科治疗疗效欠佳的疾病,如肿瘤,血管瘤,各种出血等.介入治疗具有不开刀,创伤小,恢复快,效果好的特点.是未来医学的发展趋势[2]。
如今，将机器人技术更好的应用于社会生产的各个领域已成为各行各业的研究重点。
发展医疗机器人技术是涉及到多学科新型交叉研究领域，机器人技术在医疗方面的应用不仅将带动传统医学的发展同时也将带动新技术、新理论的发展[3]。
1.1医疗机械臂的研究目的及意义随着机器人技术的发展与成熟，医疗机器人也得到了广泛的应用。
其中主要应用于各种外科手术中，利用机器人代替传统的人操纵手术刀及其他医疗器械对病人进行手术[4]。
与一般外科手术相比，机器人技术具有如下优点：(1)机器人可以克服在手术过程中的人为因素，包括疲劳、心理因素等。
保证手术的顺利实施。
(2)机器人的运动过程可以实现电脑控制，可以通过特定的运行轨迹实现较高的稳定性。
(3)机器人系统具有大量的部数据比普通医生凭经验手术而言具有更高的科学依据。
普通的微小创伤手术医生的活动空间非常有限，使原本非常简单的动作变得很难实现，对医生的操作要求很高[5]。
并且长时间在小围进行手术很容易产生疲劳，影响手术的质量。
运用医疗辅助机械臂技术可以很好的解决以上问题。
并且机械臂可以达到很高的精度。
介入手术医疗机器人末端执行器设计毕业设计
毕业设计题目介入手术医疗机器人末端执行器设计1前言随着社会的进步和科技水平的不断提高，人类对自身的健康给予了越来越多的关注。
这使得医生不仅要在传统生理医学有所成就，还要学习应用医疗机器人，这为医疗机器人的研究提供了客观条件。
微创医疗机器人具有手术创伤小、痛苦少、操作方便、定位精度高等优点，因此得到了广大医生的认可，具有广阔的应用前景[1]。
据世界卫生组织调查统计，心脑血管疾病是人类疾病死亡的第一“杀手”，我国每年死于这类疾病的患者有300多万。
因而血管介入手术的发展对患者来说至关重要。
血管介入手术：医生在血管造影成像（DSA）系统[2]的引导下，操控导管在人体血管内运动，达到栓塞畸形血管、溶解血栓和扩张狭窄血管等治疗目的。
介入医学与外科学、内科学并称为三大医疗技术，是医学中最年轻而又发展最快的一门学科。
传统的血管介入手术需要医生徒手操作：稳定性差，手工操作抖动；X-Ray 辐射，平均照射时间17分钟；间断性监控具有潜在性风险；操作技巧性强，培训时间长等种种因素影响患者生存质量，限制了血管介入手术的广泛应用。
先进的血管介入手术由机器人辅助操作:运动精度、定位精度高；刚性、稳定性好；远程操作，避免辐射；利用VR技术，开展培训。
因此研究介入手术医疗机器人对于广大心血管疾病患者来说具有重要的意义。
2课题综述2.1介入手术医疗机器人的研究意义随着科技的不断进步，医疗技术也在不断的发展，现代的外科手术是朝着无创、微创方向发展，介入手术代替了过去的“开放式”手术，实现了微小创伤的治疗。
但是传统的血管介入手术需要医生徒手操作，有时间长，辐射大，培训成本高等缺点，严重影响了患者的生存质量。
如图2-1所示，就是传统的血管介入手术，医生需要长时间徒手操作，对医生的技术水平要求较高；同时因为在射线下工作，对医生的的身体伤害很大。
这些都严重限制了血管介入手术的发展。
本文将医疗机器人技术应用于血管介入手术中，，医生可以遥控操作医疗机器人进行临床手术，并可简化医生的手术培训工作。
机器人末端执行器
2．离线编程
• 示教编程的缺点在于它是在线，示教过程中必须停工。离线编程则可克 服这一缺点。 • 所谓离线编程，即是在与机器人分离的装置上编制任务程序(为定义机器 人系统特定的任务所编制的运动和辅助功能的指令集，称任务程序)后， 再输入到机器人中的一种编程方法。 • 离线编程的优点： • 可减少机器人停机时间； • 让程序员脱离潜在的危险环境； • 一套编程系统可以给多台机器人编程。 • 若机器人程序格式不同，只要采用不同的后置处理即可。另外，该编程 能完成示教难以完成的复杂、精确的编程任务； • 通过图形编程系统的动画仿真可验证和优化程序等。 • 因此，离线编程系统已成为机器人编程的发展趋向。该系统目前已有多 种供应市场，例如OSMAP公司的ROBCAD等。
机器人末端执行器
• 2.机器人末端执行器 • 机器人末端执行器装在操作机手腕的前端 (称机械接口)，用以直接执行 工作任务。根据作业任务的不同，它可以是夹持器或专用工具等。 • 夹持器是具有夹持功能的装置，如吸盘、机械手爪、托持器等； • 专用工具是用以完成某项作业所需要的装置，如用于完成焊接作业的气 焊枪、点焊钳等。并由此，将焊接机器人又可细分为： • C02焊机器人、TIG焊机器人、MAG/MIG焊机器人、气焊机器人、钎焊机器 人、点焊机器人、激光焊机器人等。 • 3．传感器系统 • 机器人所用传感器又分为内部传感器和外部传感器二类。 • 前者用来检测自身状态的信息，主要是位置、速度、加速度等传感器， 并且作为反馈信号构成伺服控制； • 后者是用来检测机器人作业对象和作业环境信息的传感器，如测量夹持 器夹紧力的压力传感器，对外界进行识别的视觉、触觉、听觉等传感器。 • 机器人常用传感器及其功能见表7—5。
• 为了再现和验证程 序，还有向前一步 键8、向后一步键7 以，及连续键6。 • 此外，还可利用键 24、26、27、28和 3 输入速度、子程 序、I／0输入和输 出以及工具开闭功 能和功能数据。 • 最后利用记录键21 记录各步的位置和 功能数据信息。 • 如果必要，可利用 修改键20修改某步 的信息。