肝腫瘤消融機(jī)器人控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-展示頁(yè)
2025-07-06 16:43本頁(yè)面
【正文】 和對(duì)于計(jì)算機(jī)的要求，選擇PC機(jī)控制，PC機(jī)不僅具有功能強(qiáng)大，可靠性強(qiáng)，還有方便的人機(jī)接口，利于醫(yī)生的操作。由于總線型結(jié)構(gòu)的控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)分解成具有獨(dú)立功能的模塊，再把所需的功能模塊插到底板上[7]。單片機(jī)的主要特點(diǎn)是可靠性高，易擴(kuò)展，控制功能強(qiáng)。它的主要缺點(diǎn)，不能實(shí)現(xiàn)順序的改變控制，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式的控制。它以順序控制為主，能完成各種邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算功能，它既能控制開(kāi)關(guān)量，又能控制模擬量，它采用了存儲(chǔ)器技術(shù)，將控制過(guò)程用簡(jiǎn)單的“用戶語(yǔ)言”編成程序，并存入計(jì)算機(jī)[5]。1．可編程控制器可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。3肝腫瘤消融機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)肝腫瘤機(jī)器人的控制歸根到底實(shí)際上是對(duì)直流伺服電機(jī)的控制。肝腫瘤機(jī)器人的機(jī)械臂必須結(jié)構(gòu)緊湊，不能占據(jù)太大的空間。前三個(gè)自由度為機(jī)器人手臂，主要完成手術(shù)空間位置定位。 肝腫瘤消融術(shù)的醫(yī)療機(jī)器人要求手術(shù)工具能夠在切點(diǎn)一定的條件下圍繞球而旋轉(zhuǎn)，因此將手腕設(shè)計(jì)為二個(gè)自由度，這樣不但簡(jiǎn)化了手腕的結(jié)構(gòu)，同時(shí)滿足了手術(shù)的要求。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)的不同組合，根據(jù)手術(shù)對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，可以從工作范圍大，占據(jù)空間小，定位精度高，運(yùn)動(dòng)直觀性強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)對(duì)姿態(tài)影響小，這幾個(gè)指標(biāo)對(duì)典型機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行比較。 圖22 肝腫瘤消融機(jī)器人總體系統(tǒng)示意圖 PC機(jī)ccan卡ACK1111ACKACKACKACK電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)圖21 肝腫瘤消融機(jī)器人控制系統(tǒng)構(gòu)成圖肝腫瘤消融機(jī)器人手臂的作用是為了能實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的定位，因此，它必須能夠到達(dá)一定范圍內(nèi)的任意位置，因此肝腫瘤機(jī)器人必須至少具有三個(gè)自由度。（5）肝腫瘤消融機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇。（3）肝腫瘤消融機(jī)器人控制驅(qū)動(dòng)器外圍硬件電路設(shè)計(jì)。（2） 肝腫瘤消融機(jī)器人控制方案設(shè)計(jì)。基于對(duì)國(guó)內(nèi)外醫(yī)療機(jī)器人研究現(xiàn)狀的分析，本文主要設(shè)計(jì)肝腫瘤消融機(jī)器人的控制系統(tǒng)以及一些外圍電路的擴(kuò)展設(shè)計(jì)。定位精度越來(lái)越高，與三維定位結(jié)合，這對(duì)于肝腫瘤的消除具有重大的意義。采用速度運(yùn)算更快的控制器，機(jī)器人的操作越來(lái)越簡(jiǎn)單，更加利于醫(yī)生的操作。（2） 安全方面越來(lái)越高，采用大規(guī)模的功能更加強(qiáng)大集成電路，有可能通過(guò)減少自由度來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。日本也制定國(guó)家計(jì)劃開(kāi)展高科技醫(yī)療器械研究發(fā)展[3]。上世紀(jì)90年代，國(guó)際先進(jìn)機(jī)器人計(jì)劃召開(kāi)過(guò)多屆醫(yī)療外科機(jī)器人研討會(huì)。進(jìn)入七八十年代，德國(guó)、以色列等國(guó)家也相繼開(kāi)始機(jī)器人的研究工作。這一手術(shù)突破了傳統(tǒng)腦外科手術(shù)的定式，病人頭上不必再戴厚重的金屬框架以輔助定位，病人造成的創(chuàng)傷面比傳統(tǒng)的手術(shù)小的多，定位也比傳統(tǒng)手術(shù)精確。在國(guó)內(nèi)，北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所與清華大學(xué)，解放軍海軍總醫(yī)院合作，在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了遠(yuǎn)程腦外科機(jī)器人輔助手術(shù)系統(tǒng)的研究，先后研制成功了應(yīng)用于臨床的機(jī)器人輔助腦外科立體定向手術(shù)系統(tǒng)CRASBH1,CRASBH2,CRASBH3和黎元BH600。因此從經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益方面來(lái)講，這一項(xiàng)研究意義十分重大）肝腫瘤機(jī)器人作為一種高端的醫(yī)療機(jī)器人，隨著它在治療領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步，它越來(lái)越受到世界各國(guó)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)的重視?？商峁┮粋€(gè)適合人類(lèi)工程學(xué)的操作環(huán)境，使外科醫(yī)生的疲勞程度降低到最小，從而提高手術(shù)的安全度。機(jī)器人可連續(xù)工作，不會(huì)疲勞，不僅工作可靠，而且可減少勞動(dòng)力成本[1]。這在很大程度上減輕了患者的痛苦機(jī)器人靈巧的結(jié)構(gòu)和裝置的精度，可實(shí)現(xiàn)精確的定位和保持穩(wěn)定的手術(shù)圖像，從而能進(jìn)行精確地外科手術(shù)。它可以通過(guò)圖像監(jiān)控來(lái)實(shí)的確定計(jì)劃選定的目標(biāo)腫瘤，可以對(duì)腫瘤進(jìn)行更為準(zhǔn)確的定位，機(jī)器人可以在醫(yī)生的控制下，自由的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)精度高，治療的整個(gè)過(guò)程可以控制。這樣在能夠構(gòu)建三維空間坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用肝腫瘤消融機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精確定位和輔助操作。該技術(shù)往往通過(guò)與先進(jìn)的影像技術(shù)相結(jié)合，在準(zhǔn)確的對(duì)腫瘤部位進(jìn)行定位的前提下，應(yīng)用加熱的方法直接作用于腫瘤組織，通過(guò)這種方法來(lái)達(dá)到使腫瘤細(xì)胞壞死的目的。肝腫瘤消融機(jī)器人是機(jī)器人研究的一個(gè)熱點(diǎn)，它是隨著超聲引導(dǎo)技術(shù)在治療腫瘤方面的應(yīng)用而在國(guó)內(nèi)外迅速興起的。畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 肝腫瘤消融機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)自0711 學(xué) 生 姜明明 學(xué) 號(hào) 20070405040 指導(dǎo)教師 趙洪華 二〇一 一年 六 月 日1 前言從20世紀(jì)90年代以來(lái)，機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆
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