介入手術(shù)醫(yī)療機(jī)器人末端執(zhí)行器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文doc(參考版)
2025-07-20 16:39本頁面
【正文】 2003（3）：2225.[16] Zhang Sai ，Dong Haiqiang ，DU Hongwei ，Jing Zhaohui.. Design of a Universal Robot System for Health Monitoring and Medical Services[J]. 2007（3）：3738.。對此將在今后的工作中繼續(xù)完善。 綜上所述，本文的介入手術(shù)末端執(zhí)行器還有很多不足之處。課題展望：（1） 本文在理論上實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器對導(dǎo)管操作的基本要求，但在穩(wěn)定性與精度上還有待提高，也缺乏實(shí)踐檢驗(yàn)。有助于改善醫(yī)護(hù)人員的工作環(huán)境，減輕患者的痛苦，提高手術(shù)的成功率與患者的生存質(zhì)量。5 結(jié) 論本文將機(jī)器人技術(shù)與血管介入手術(shù)相結(jié)合，研究出了介入手術(shù)醫(yī)療機(jī)器人末端執(zhí)行器。 本章小結(jié)本章主要介紹了采用可編程多軸控制器（PMAC）開發(fā)的血管介入手術(shù)醫(yī)療機(jī)器人末端執(zhí)行器運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因?yàn)槭艿綑z測精度以及裝配空間的限制[16]，我們采用了日本的MTL 增量編碼器，其型號為：MES202500P。其特點(diǎn)是：(1) 噪音低、平穩(wěn)性好；(2) 性能高、價(jià)格低；(3) 運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，分辨率高；(4) 減少了電機(jī)過熱的可能；(5) 采用雙極恒流斬波方式，提高了電機(jī)的輸出速度和功率；（6） 驅(qū)動電流是連續(xù)可調(diào)的；（7） 。根據(jù)SANYO DENKI 系列步進(jìn)電機(jī)的選型手冊，初選確定步進(jìn)電機(jī)的型號為103H5480440，電機(jī)的參數(shù)如表1所示表1 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)型號103H5460440(0410)103H5480440(0410)130H5490440(0410)軸數(shù)單軸 (雙軸)步距角（176。176。因?yàn)橹芟蛐D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩大于直線運(yùn)動中軸向進(jìn)給滾動輪的轉(zhuǎn)矩，所以，為了便于操作，步進(jìn)電機(jī)選用相同的型號—— SANYO DENKI 系列步進(jìn)電機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器中導(dǎo)管的軸向推進(jìn)與周向旋轉(zhuǎn)功能，需要兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動設(shè)備即兩個(gè)直流電機(jī)，為了實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)管位移的實(shí)時(shí)檢測需要一個(gè)位移傳感器，由于系統(tǒng)驅(qū)動采用的是不帶編碼器的步進(jìn)電機(jī)，因此運(yùn)動控制系統(tǒng)的主要控制對象有三個(gè)，即兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)和一個(gè)光電編碼器。并通過光電編碼器實(shí)時(shí)反饋導(dǎo)管在軸線方向上的位移。因此本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案采用集散式控制結(jié)構(gòu)，將軟件系統(tǒng)集中到上層計(jì)算機(jī)，關(guān)節(jié)位置控制由下層控制器完成，既利用了上位機(jī)的操作環(huán)境和相應(yīng)的擴(kuò)展性能，又利用了下層控制器的優(yōu)秀控制性能，實(shí)現(xiàn)手術(shù)的遠(yuǎn)程操作[15]。圖41 主從式控制結(jié)構(gòu)集散式結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)器人控制系統(tǒng)使用最廣泛的一種方式，其結(jié)構(gòu)如圖42 所示，上層的主控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理以及空間坐標(biāo)變換和復(fù)雜軌跡插補(bǔ)運(yùn)算等工作，下層由控制器負(fù)責(zé)各關(guān)節(jié)位置指令控制和基本軌跡插補(bǔ)，完成控制任務(wù)，從而提高了工作速度和處理能力。二級機(jī)完成全部關(guān)節(jié)位置的數(shù)字控制，從公共內(nèi)存中讀取一級機(jī)的給定數(shù)值，將各關(guān)節(jié)實(shí)際位置返回到公共內(nèi)存供一級機(jī)讀取。因此不選擇這種控制系統(tǒng)。集中控制是選則一臺高性能的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的全部控制功能。在控制器的設(shè)計(jì)過程中，首先要確定控制系統(tǒng)的整體控制結(jié)構(gòu)。PMAC內(nèi)部使用了一片Motorola DSP 56001數(shù)字信號處理芯片，它的速度、分辨率、帶寬等指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于一般的控制器。 控制系統(tǒng)方案選擇 本文在了解了當(dāng)前機(jī)器人的應(yīng)用趨勢，查閱了相關(guān)研究資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)臨床實(shí)踐的具體要求，選擇了可編程多軸運(yùn)動控制器PMAC。圖38 末端執(zhí)行器虛擬樣機(jī)4 末端執(zhí)行器運(yùn)動控制系統(tǒng)開發(fā) 隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人在各行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。對末端執(zhí)行器的模塊化設(shè)計(jì)使其能夠?qū)崿F(xiàn)三大基本功能；對推進(jìn)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有助于提高手術(shù)的安全性能[13]。不同型號的導(dǎo)管其長度范圍一般在800mm1500mm 之間，其進(jìn)入人體的前端和中間部分的直徑一般在1mm4mm之間，末端與醫(yī)療設(shè)備的接口最大徑向尺寸不超過15mm。圖36 軸向距離檢測部件 1—大旋轉(zhuǎn)盤前支架、2—外層階梯軸、3—中層軸套、4—大旋轉(zhuǎn)盤后支架、5—內(nèi)層離合式軸芯 末端執(zhí)行器中導(dǎo)管的選擇本末端執(zhí)行器推進(jìn)的導(dǎo)管是一種細(xì)小的柔性中空軟管，其具體的形狀如圖37 所示。我們對末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)主軸進(jìn)行了嵌套式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了能夠快速更換并且適應(yīng)不同型號的導(dǎo)管，檢測機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了可變化中心距的導(dǎo)管夾持功能，就是通過改變兩個(gè)從動滾輪的間距來快速的更換導(dǎo)管[12]，并且具備適應(yīng)不同型號的導(dǎo)管的功能。圖35 軸向距離檢測部件 檢測部件的具體結(jié)構(gòu)如圖35所示，檢測部件包括 、。 導(dǎo)管軸向距離檢測部件的模塊化設(shè)計(jì)與血管介入手術(shù)機(jī)器人末端執(zhí)行器的軸向進(jìn)給部件原理相似，軸向距離檢測部件也是由摩擦傳動的方式實(shí)現(xiàn)的，但是與進(jìn)
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