介入手術(shù)醫(yī)療機(jī)器人定位機(jī)械臂畢業(yè)設(shè)計(jì)論文doc-wenkub.com
2025-07-29 08:22 本頁(yè)面
【正文】 因此，介入血管手術(shù)醫(yī)療機(jī)械臂的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。確定了機(jī)械臂的本體構(gòu)型方案并對(duì)各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方式、傳動(dòng)方式以及各關(guān)節(jié)電機(jī)及輔件的選型做了詳細(xì)的計(jì)算。4總結(jié)本文對(duì)血管介入手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行了細(xì)致的分析、研究。因?yàn)槠涫褂盟膫€(gè)螺栓與推進(jìn)機(jī)構(gòu)連接。由數(shù)據(jù)可以判斷小臂的設(shè)計(jì)達(dá)到了強(qiáng)度和應(yīng)變的要求。其彈性模量為72000牛頓/m2 ， ，抗剪模量為27000牛頓/m2 ,熱導(dǎo)率為120W/Mk ,比熱為960J/kg K 。 關(guān)鍵零部件的校核在機(jī)械臂的設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)樾”垡惺苁滞蠛湍┒送七M(jìn)機(jī)構(gòu)的重量，在整個(gè)設(shè)計(jì)中非常的重要[17]。末端套筒與末端壓蓋11連接，以實(shí)現(xiàn)緊定套、壓緊螺帽12與電機(jī)組件輸出軸的連接，以此來完成腕部的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槟┒酥亓勘容^重所以用螺桿與螺母配合的方式代替螺釘。套筒的另一端與大臂短鉸座連接。組成大臂的機(jī)構(gòu)主要有花套、大臂長(zhǎng)鉸座、大臂連接件組成。 大小臂關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)： 大臂小臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖， ，，，，32 大臂連桿。諧波輸入軸設(shè)計(jì)成波紋狀是為了在同軸度較低的情況下，電機(jī)可以正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。： 關(guān)節(jié)電機(jī)選型表關(guān)節(jié)腰轉(zhuǎn)大臂小臂臂轉(zhuǎn)腕擺電機(jī)型號(hào)RE252657CR2657CRRE25RE25功率20W20W20W連續(xù)轉(zhuǎn)矩 mNm44 mNm44 mNm mNm mNm堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩257mNm286mNm286 mNm257 mNm257 mNm 關(guān)節(jié)減速器選型表關(guān)節(jié)腰轉(zhuǎn)大臂小臂臂轉(zhuǎn)腕擺型號(hào)GP32A26/126/1GP32AGP32A減速比86：143：143：186：186：1連續(xù)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩3 機(jī)械臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 腰轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)： 腰轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)如圖所示：， ，，16 內(nèi)六角螺釘，其中，深溝球軸承、軸承壓座、電機(jī)固定座等安裝在底座臂上。選用RE25直流伺服電機(jī)、GP32A減速比為86的減速器、數(shù)字型HEDL型500線編碼器、AB28型制動(dòng)器。由FAULHAB電機(jī)手冊(cè)可知，額定轉(zhuǎn)矩為44mNm,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩286mNm，26/1型減速器減速比為43：1，m,。/s。那么由大小臂的結(jié)構(gòu)可以算出絲杠的移動(dòng)距離要達(dá)到150mm。RE25型電機(jī)與GP32A減速器組合，可滿足要求。到45176。到45176。 腕擺關(guān)節(jié)電機(jī)選型對(duì)腕擺關(guān)節(jié)的受力情況進(jìn)行分析，分析其極限位置電機(jī)所要克服的力矩。/，則角加速度為10rad/s。最終傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為：伺服電機(jī) 一級(jí)減速器 輸出軸 腕部擺動(dòng)伺服電機(jī) 一級(jí)減速器 輸出軸 腕部旋轉(zhuǎn) 電機(jī)容量的計(jì)算與選擇婉轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)負(fù)載繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)手術(shù)的特殊要求，設(shè)定其運(yùn)動(dòng)范圍為45176。采用渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)就解決了失電狀態(tài)下的自鎖問題，但是必須經(jīng)過機(jī)構(gòu)綜合和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。綜上各種電機(jī)的特點(diǎn)，決定使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且根據(jù)醫(yī)療環(huán)境的特殊要求選用直流伺服電機(jī)。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器體積小，但是功率也很小并且速度不易控制。： 機(jī)器人構(gòu)型簡(jiǎn)圖 從機(jī)構(gòu)見圖可以看出，： 機(jī)器人機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 機(jī)器人示意圖。因此兩個(gè)自由度便可以滿足需求。 介入手術(shù)機(jī)械臂手腕方案設(shè)計(jì)當(dāng)手術(shù)進(jìn)行時(shí)，末端推進(jìn)器或手術(shù)器械到達(dá)手術(shù)位置后要進(jìn)行位置的調(diào)整，因此要在手臂的末端安裝旋轉(zhuǎn)功能的手腕關(guān)節(jié)。第一關(guān)節(jié)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 介入手術(shù)機(jī)械臂大臂方案設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)器人介入血管手術(shù)的要求，大臂的作用是將手腕末端送到規(guī)劃點(diǎn)，因此對(duì)手臂提出以下要求：（1）實(shí)現(xiàn)較高的定位精度；（2）在保證工作空間的前提下，機(jī)構(gòu)尺寸盡量小；（3）能夠承受2kg的重量；為了能夠?qū)崿F(xiàn)空間任意位置的變化，手臂應(yīng)至少具備3個(gè)自由度，可由P(移動(dòng)關(guān)節(jié))和R（轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)）組成。因此確定定位機(jī)械臂的自由度為五自由度；(2) 設(shè)計(jì)機(jī)械臂末端承重至少2kg；(3) 機(jī)械臂末端到地面可調(diào)高度：100cm150cm；(4) 工作范圍：300mm x 300mm x 300mm；(5) ；(6) 關(guān)節(jié)最大
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