| 中文摘要 | 第4-6页 |
| abstract | 第6-7页 |
| 字母注释表 | 第16-19页 |
| 第一章 绪论 | 第19-35页 |
| 1.1 引言 | 第19页 |
| 1.2 课题研究背景和意义 | 第19-30页 |
| 1.2.1 微创手术技术概述 | 第19-21页 |
| 1.2.2 传统微创手术机器人 | 第21-24页 |
| 1.2.3 小型化微创手术机器人 | 第24-27页 |
| 1.2.4 微创手术机器人丝传动手术器械 | 第27-30页 |
| 1.3 微创机器人关键技术研究状况 | 第30-33页 |
| 1.3.1 微创手术机器人机械臂实现方式 | 第30页 |
| 1.3.2 微创手术机器人丝传动研究 | 第30-31页 |
| 1.3.3 微创手术机器人器械夹持力研究 | 第31-32页 |
| 1.3.4 微创手术机器人操作模式 | 第32-33页 |
| 1.4 本文主要研究内容 | 第33-35页 |
| 第二章 微创手术机器人设计基本方法 | 第35-51页 |
| 2.1 引言 | 第35页 |
| 2.2 微创机器人设计基本要求 | 第35-36页 |
| 2.3 微创机器人操作模式分析 | 第36-38页 |
| 2.3.1 主从分离操作模式 | 第36-37页 |
| 2.3.2 主从一体操作模式 | 第37-38页 |
| 2.3.3 辅助支撑操作模式 | 第38页 |
| 2.4 机器人及手术器械机构学构型分析 | 第38-42页 |
| 2.4.1 微创机器人构型综合 | 第38-40页 |
| 2.4.2 微创器械构型综合 | 第40-42页 |
| 2.5 丝传动构型综合与传动特性分析 | 第42-44页 |
| 2.5.1 闭环丝传动形式构型综合 | 第42-43页 |
| 2.5.2 开环丝传动形式构型综合 | 第43-44页 |
| 2.6 丝鞘传动特性分析 | 第44-48页 |
| 2.6.1 单曲率丝鞘结构传动特性分析 | 第44-46页 |
| 2.6.2 复杂多曲率丝鞘结构传动特性分析 | 第46-48页 |
| 2.6.3 丝鞘传动结构建模 | 第48页 |
| 2.7 安全性设计 | 第48页 |
| 2.8 本章小结 | 第48-51页 |
| 第三章 小型化微创手术机器人机构实现方法研究 | 第51-69页 |
| 3.1 引言 | 第51页 |
| 3.2 小型化微创机器人设计要求与实现方法 | 第51-52页 |
| 3.3 基于双平行四边形的新型两自由度平面RCM机构 | 第52-61页 |
| 3.3.1 新型两自由度平面RCM机构的演绎过程 | 第52-53页 |
| 3.3.2 结构特性分析 | 第53-55页 |
| 3.3.3 运动学与奇异性分析 | 第55-58页 |
| 3.3.4 运动学性能分析 | 第58-60页 |
| 3.3.5 基于两自由度平面RCM机构的构型方案 | 第60-61页 |
| 3.4 基于双被动关节的切口自适应机构 | 第61-67页 |
| 3.4.1 机构原理与构型方案 | 第61-62页 |
| 3.4.2 切口约束下的运动支点预估算法 | 第62-64页 |
| 3.4.3 运动学分析 | 第64-65页 |
| 3.4.4 奇异性与工作空间分析 | 第65-66页 |
| 3.4.5 运动性能分析 | 第66-67页 |
| 3.5 两种机构实现方式的对比研究 | 第67-68页 |
| 3.6 本章小结 | 第68-69页 |
| 第四章 丝传动手术器械设计与夹持力预补偿研究 | 第69-89页 |
| 4.1 引言 | 第69页 |
| 4.2 末端自由度布局分析 | 第69-76页 |
| 4.2.1 手术操作需求 | 第69-70页 |
| 4.2.2 运动学分析 | 第70-73页 |
| 4.2.3 基于运动学仿真的对比分析 | 第73-76页 |
| 4.3 丝传动结构设计、分析与建模 | 第76-82页 |
| 4.3.1 丝传动结构布局分析 | 第76-78页 |
| 4.3.2 丝传动结构建模 | 第78-82页 |
| 4.4 丝鞘传动特性优化 | 第82-84页 |
| 4.5 夹持力预补偿建模方法 | 第84-87页 |
| 4.5.1 夹持力预估建模 | 第84-86页 |
| 4.5.2 夹持力预补偿建模 | 第86-87页 |
| 4.6 本章小结 | 第87-89页 |
| 第五章 主从运动映射算法与控制策略研究 | 第89-107页 |
| 5.1 引言 | 第89页 |
| 5.2 主从运动映射基本建模方法 | 第89-92页 |
| 5.2.1 直觉运动映射要求 | 第89页 |
| 5.2.2 图像下的微创机器人坐标系建立方法 | 第89-90页 |
| 5.2.3 微创机器人主从运动基本映射算法 | 第90-92页 |
| 5.3 基于位姿分离的主从运动映射算法 | 第92-98页 |
| 5.3.1 末端同构式主操作手设计 | 第92-94页 |
| 5.3.2 主从正向运动映射 | 第94-95页 |
| 5.3.3 主从逆向运动映射 | 第95-98页 |
| 5.4 微创机器人主从控制策略 | 第98-105页 |
| 5.4.1 主从运动整体控制流程 | 第98-99页 |
| 5.4.2 快换功能控制策略 | 第99-101页 |
| 5.4.3 从手介入调整功能控制策略 | 第101-102页 |
| 5.4.4 主手位姿调整功能控制策略 | 第102-103页 |
| 5.4.5 碰撞预测及处理功能控制策略 | 第103-105页 |
| 5.5 本章小结 | 第105-107页 |
| 第六章 实验研究 | 第107-129页 |
| 6.1 引言 | 第107页 |
| 6.2 “MicroHandS”样机系统 | 第107-111页 |
| 6.2.1 主、从操作手设计 | 第107-108页 |
| 6.2.2 快换装置设计 | 第108-109页 |
| 6.2.3 微创器械设计 | 第109-110页 |
| 6.2.4 “三指”式被动调整机构 | 第110-111页 |
| 6.2.5 微创机器人样机集成 | 第111页 |
| 6.3 从手运动支点预估算法验证 | 第111-112页 |
| 6.4 快换性能测试 | 第112-114页 |
| 6.4.1 快换测试原理与方法 | 第113页 |
| 6.4.2 测试内容及结论 | 第113-114页 |
| 6.5 器械夹持力建模实验 | 第114-118页 |
| 6.5.1 传感器标定与测量 | 第114-115页 |
| 6.5.2 夹持力测量 | 第115-117页 |
| 6.5.3 夹持力建模与模型验证 | 第117-118页 |
| 6.6 开合传动精度测量 | 第118-120页 |
| 6.6.1 测量原理及方法 | 第119页 |
| 6.6.2 测量内容及结论 | 第119-120页 |
| 6.7 能量器械安全性测试 | 第120-122页 |
| 6.7.1 测量原理及方法 | 第120页 |
| 6.7.2 测试内容与结论 | 第120-122页 |
| 6.8 主从操作-缝合穿针 | 第122-123页 |
| 6.9 动物实验研究 | 第123-127页 |
| 6.9.1 动物实验流程 | 第124页 |
| 6.9.2 动物实验内容及结论 | 第124-127页 |
| 6.10 本章小结 | 第127-129页 |
| 第七章 全文总结 | 第129-133页 |
| 7.1 结论 | 第129-131页 |
| 7.2 工作展望 | 第131-133页 |
| 参考文献 | 第133-143页 |
| 发表论文和参加科研情况说明 | 第143-145页 |
| 致谢 | 第145-146页 |