微创机器人机构设计方法与主从映射策略研究
| 中文摘要 | 第1-5页 |
| ABSTRACT | 第5-7页 |
| 目录 | 第7-12页 |
| 第一章 绪论 | 第12-28页 |
| ·课题研究背景和意义 | 第12-20页 |
| ·微创手术发展概述 | 第12-13页 |
| ·微创技术及机器人辅助微创手术 | 第13-20页 |
| ·微创机器人辅助远程手术操作 | 第20页 |
| ·微创手术机器人关键技术与国内外研究状况 | 第20-26页 |
| ·满足微创约束条件的机器人构型形式 | 第20-22页 |
| ·机器人的初始位姿优化 | 第22-23页 |
| ·人机界面设计 | 第23-24页 |
| ·实时运动控制技术 | 第24-25页 |
| ·安全性设计 | 第25-26页 |
| ·本文主要研究内容 | 第26-28页 |
| 第二章 新型平面 RCM 机构的演绎与优化 | 第28-42页 |
| ·引言 | 第28页 |
| ·微创手术特点与工作空间 | 第28-30页 |
| ·切入点对微创机器人设计的影响 | 第30-33页 |
| ·满足切入点约束的新型 RCM 机构演绎过程 | 第33-35页 |
| ·基于双平行四边形机构的 RCM 机构演绎方法 | 第33-34页 |
| ·机构满足切入点约束的数学依据 | 第34-35页 |
| ·平面 RCM 机构的优化设计 | 第35-41页 |
| ·工作空间与设计变量 | 第36-37页 |
| ·性能评价指标 | 第37-39页 |
| ·约束条件 | 第39-40页 |
| ·优化结果分析 | 第40-41页 |
| ·小结 | 第41-42页 |
| 第三章 一类新型空间 RCM 机构的综合方法 | 第42-58页 |
| ·引言 | 第42页 |
| ·位于两平面内的运动学支链 | 第42-46页 |
| ·垂直直线运动 | 第42-43页 |
| ·倾斜直线运动 | 第43-46页 |
| ·基于相交平面的新型 RCM 机构综合方法 | 第46-47页 |
| ·新型的 2-DOF 空间 RCM 机构 | 第47-55页 |
| ·两自由度分叉 RCM 机构 | 第48-52页 |
| ·单自由度 RCM 机构 | 第52-53页 |
| ·两自由度 RCM 机构 | 第53-55页 |
| ·新型过约束空间 RCM 机构 | 第55-56页 |
| ·小结 | 第56-58页 |
| 第四章 含两被动关节微创机器人初始位姿优化算法 | 第58-70页 |
| ·引言 | 第58页 |
| ·机器人辅助微创手术可能遇到的问题 | 第58-59页 |
| ·研究对象简介 | 第59-64页 |
| ·切入点位置预估 | 第59-62页 |
| ·运动学分析 | 第62-63页 |
| ·工作空间定义 | 第63-64页 |
| ·初始位姿优化 | 第64-68页 |
| ·优化流程与优化变量 | 第64-65页 |
| ·可达性约束 | 第65-66页 |
| ·优化结果 | 第66-67页 |
| ·算例 | 第67-68页 |
| ·小结 | 第68-70页 |
| 第五章 微创机器人主从控制策略 | 第70-86页 |
| ·引言 | 第70页 |
| ·微创机器人的优先级 | 第70-71页 |
| ·主从运动控制策略 | 第71-75页 |
| ·主-从操作端参考坐标系的建立 | 第71-72页 |
| ·一致性运动控制 | 第72-73页 |
| ·相对式运动控制 | 第73-74页 |
| ·比例控制 | 第74-75页 |
| ·控制策略的实现 | 第75-83页 |
| ·微创手术机器人主从机械手组成简介 | 第75-76页 |
| ·图像下主从操作手映射关系建立 | 第76-79页 |
| ·辅助功能实现 | 第79-83页 |
| ·小结 | 第83-86页 |
| 第六章 人工干预映射策略 | 第86-102页 |
| ·引言 | 第86页 |
| ·对手术器械的干预措施 | 第86-91页 |
| ·器械位置的手动调整 | 第86-88页 |
| ·器械更换 | 第88-90页 |
| ·器械故障 | 第90-91页 |
| ·主操作手重定位 | 第91-92页 |
| ·对内窥镜的干预措施 | 第92-97页 |
| ·视野调整 | 第92-94页 |
| ·内窥镜视角选择与左右主操作手信号互换 | 第94-97页 |
| ·主从逆向映射 | 第97-98页 |
| ·干涉处理 | 第98-99页 |
| ·安全性设计 | 第99-100页 |
| ·小结 | 第100-102页 |
| 第七章 微创手术机器人样机设计与实验研究 | 第102-138页 |
| ·引言 | 第102页 |
| ·微创手术机器人“MiciroHand A”系统 | 第102-105页 |
| ·主、从操作手设计 | 第102-103页 |
| ·立体图像系统设计 | 第103-104页 |
| ·控制系统设计 | 第104页 |
| ·“MicroHand A”动物实验 | 第104-105页 |
| ·小型集成化微创手术机器人系统设计 | 第105-124页 |
| ·设计目标 | 第106-107页 |
| ·主从操作模式确定 | 第107-108页 |
| ·人机界面设计 | 第108-113页 |
| ·输出设备确定 | 第108-109页 |
| ·输入设备确定 | 第109-113页 |
| ·机器人从操作手设计 | 第113-119页 |
| ·主动操作臂设计 | 第113-115页 |
| ·面向微创手术机器人的止血切割器 | 第115-119页 |
| ·控制系统设计 | 第119-124页 |
| ·硬件系统设计 | 第119-122页 |
| ·软件系统规划与控制策略实现 | 第122-124页 |
| ·样机系统集成 | 第124页 |
| ·实验研究 | 第124-136页 |
| ·主从控制策略的仿真与实验验证 | 第124-128页 |
| ·控制策略的仿真验证 | 第124-125页 |
| ·控制策略与人工干预策略的实验验证 | 第125-128页 |
| ·小型微创手术机器人的物理性能 | 第128-129页 |
| ·主从映射频率确定 | 第128页 |
| ·延迟预估 | 第128-129页 |
| ·手术器械操作力标定 | 第129-132页 |
| ·手术器械夹持力限制 | 第129-130页 |
| ·手术器械牵引/推压力的测量 | 第130-132页 |
| ·离体止血切割操作实验 | 第132-134页 |
| ·动物实验验证 | 第134-136页 |
| ·小结 | 第136-138页 |
| 第八章 全文结论 | 第138-142页 |
| ·结论 | 第138-141页 |
| ·工作展望 | 第141-142页 |
| 参考文献 | 第142-154页 |
| 参加的科研项目和完成的学术论文 | 第154-158页 |
| 致谢 | 第158页 |
