| 中文摘要 | 第4-6页 |
| abstract | 第6-7页 |
| 字母注释表 | 第18-21页 |
| 第一章 绪论 | 第21-48页 |
| 1.1 引言 | 第21-22页 |
| 1.2 微创外科手术演化 | 第22-24页 |
| 1.2.1 普通微创外科手术 | 第22页 |
| 1.2.2 单孔微创外科手术 | 第22-24页 |
| 1.3 微创外科手术机器人发展概述 | 第24-32页 |
| 1.3.1 传统微创手术机器人系统概述 | 第24-27页 |
| 1.3.2 单孔微创手术机器人系统概述 | 第27-32页 |
| 1.4 单孔手术机器人关键技术分析研究 | 第32-43页 |
| 1.4.1 单孔手术机器人系统构型综合 | 第32-33页 |
| 1.4.2 操作臂铰接关节构型研究 | 第33-37页 |
| 1.4.3 操作臂柔性离散体构型研究 | 第37-38页 |
| 1.4.4 操作臂柔性连续体构型研究 | 第38-40页 |
| 1.4.5 操作臂刚度可变方法研究 | 第40-43页 |
| 1.5 单孔手术机器人理论分析研究 | 第43-46页 |
| 1.5.1 操作臂运动学数学分析方法研究 | 第43-44页 |
| 1.5.2 单孔机器人控制策略研究 | 第44-46页 |
| 1.5.3 底层伺服控制方法 | 第46页 |
| 1.6 本文主要研究内容 | 第46-48页 |
| 第二章 变刚度单孔手术机器人系统设计方法 | 第48-78页 |
| 2.1 引言 | 第48页 |
| 2.2 单孔手术模式分析 | 第48-51页 |
| 2.2.1 单孔手术操作模式 | 第48-49页 |
| 2.2.2 单孔手术入路模式分析 | 第49-51页 |
| 2.3 单孔手术对机器人的基本设计需求 | 第51-57页 |
| 2.3.1 “Y”构型机器人模式分析 | 第52-53页 |
| 2.3.2 操作臂自由度分析 | 第53-55页 |
| 2.3.3 临床需求几何参数研究 | 第55-57页 |
| 2.3.4 手术操作力特性分析 | 第57页 |
| 2.4 总体设计理念 | 第57-59页 |
| 2.4.1 变刚度对单孔机器人的意义 | 第57-59页 |
| 2.4.2 变刚度操作臂构型分析 | 第59页 |
| 2.5 变刚度操作臂设计方法 | 第59-67页 |
| 2.5.1 柔性腕部设计方法 | 第59-62页 |
| 2.5.2 变刚度控制方法 | 第62-64页 |
| 2.5.3 热传导模型 | 第64-66页 |
| 2.5.4 基于双端平行机构的肩肘关节设计方法 | 第66-67页 |
| 2.6 操作臂丝传动设计 | 第67-70页 |
| 2.6.1 滑轮丝传动基本原理 | 第67-68页 |
| 2.6.2 滑轮丝传动基本方程 | 第68页 |
| 2.6.3 柔性关节丝传动原理 | 第68-69页 |
| 2.6.4 变刚度单孔机器人操作臂丝传动系统 | 第69-70页 |
| 2.7 丝驱动柔性关节静力分析 | 第70-75页 |
| 2.7.1 单丝驱动柔性关节力学模型分析 | 第70-72页 |
| 2.7.2 多丝驱动柔性关节力学模型分析 | 第72-75页 |
| 2.8 变刚度操作臂及从机器人系统集成 | 第75-76页 |
| 2.8.1 变刚度操作臂集成 | 第75页 |
| 2.8.2 从机器人系统集成 | 第75-76页 |
| 2.9 本章小结 | 第76-78页 |
| 第三章 变刚度单孔手术机器人运动学分析方法 | 第78-101页 |
| 3.1 引言 | 第78页 |
| 3.2 单孔机器人运动学理论分析基础 | 第78-80页 |
| 3.2.1 单孔机器人运动学分析构型基础 | 第78-79页 |
| 3.2.2 三重空间映射理论基础 | 第79-80页 |
| 3.3 柔性连续体关节运动学数学分析方法 | 第80-83页 |
| 3.3.1 柔性连续体关节运动形式 | 第80-81页 |
| 3.3.2 正运动学分析 | 第81-83页 |
| 3.4 混合构型机器人运动学数学分析方法 | 第83-86页 |
| 3.4.1 刚体运动与螺旋理论 | 第83-85页 |
| 3.4.2 串联机器人指数积公式 | 第85页 |
| 3.4.3 刚体速度与运动旋量 | 第85-86页 |
| 3.5 变刚度多自由度操作臂运动学 | 第86-96页 |
| 3.5.1 几何模型构建 | 第86页 |
| 3.5.2 运动学分析 | 第86-91页 |
| 3.5.3 工作空间分析 | 第91-93页 |
| 3.5.4 微分运动学 | 第93-96页 |
| 3.6 丝驱动下构型空间映射 | 第96-100页 |
| 3.6.1 柔性关节构型空间映射 | 第96-98页 |
| 3.6.2 等腰梯形关节构型空间映射 | 第98-99页 |
| 3.6.3 滑轮传动下闭环耦合丝传动关节构型空间映射 | 第99页 |
| 3.6.4 变刚度操作臂构型空间映射 | 第99-100页 |
| 3.7 本章小结 | 第100-101页 |
| 第四章 变刚度单孔机器人系统集成及主从控制策略 | 第101-125页 |
| 4.1 引言 | 第101页 |
| 4.2 系统集成原理 | 第101-103页 |
| 4.3 主操作手分析 | 第103-106页 |
| 4.3.1 主操作手构型形式 | 第103-105页 |
| 4.3.2 电磁传感式主操作手 | 第105-106页 |
| 4.4 立体视觉系统 | 第106-109页 |
| 4.4.1 内窥镜系统构型形式 | 第106-107页 |
| 4.4.2 内窥镜臂空间映射分析 | 第107-109页 |
| 4.5 单孔机器人主从控制策略 | 第109-116页 |
| 4.5.1 坐标系构建 | 第110页 |
| 4.5.2 直觉映射原理 | 第110-111页 |
| 4.5.3 直觉映射理论分析 | 第111-114页 |
| 4.5.4 主从异构式比例增量控制理论分析 | 第114-115页 |
| 4.5.5 变刚度单孔机器人总体控制策略 | 第115-116页 |
| 4.6 映射策略中的安全性问题 | 第116-121页 |
| 4.6.1 主从控制二次映射问题 | 第116-120页 |
| 4.6.2 操作臂更换问题 | 第120-121页 |
| 4.7 控制系统实现 | 第121-124页 |
| 4.7.1 硬件体系架构 | 第121-122页 |
| 4.7.2 软件体系架构 | 第122-124页 |
| 4.8 本章小结 | 第124-125页 |
| 第五章 机器人辅助软组织吻合优化分析 | 第125-140页 |
| 5.1 引言 | 第125页 |
| 5.2 软组织吻合手术需求分析 | 第125-127页 |
| 5.2.1 软组织连接模式演化 | 第125-126页 |
| 5.2.2 手持式吻合装置特点及其问题 | 第126-127页 |
| 5.3 机器人辅助吻合器械设计 | 第127-129页 |
| 5.3.1 机器人辅助吻合器械设计 | 第127-129页 |
| 5.4 软组织吻合力学模型 | 第129-134页 |
| 5.4.1 肠组织本构模型分析 | 第129-132页 |
| 5.4.2 软组织吻合力学模型分析 | 第132-133页 |
| 5.4.3 有限元模型分析 | 第133-134页 |
| 5.5 软组织吻合优化分析 | 第134-138页 |
| 5.5.1 缝合钉钉合质量评价方法 | 第134-135页 |
| 5.5.2 全因子试验 | 第135-136页 |
| 5.5.3 优化结果分析 | 第136-138页 |
| 5.6 本章小结 | 第138-140页 |
| 第六章 实验研究 | 第140-157页 |
| 6.1 引言 | 第140页 |
| 6.2 刚柔转化时间实验 | 第140-144页 |
| 6.2.1 实验设置 | 第140-141页 |
| 6.2.2 刚柔转化时间 | 第141-143页 |
| 6.2.3 转化时间的讨论 | 第143-144页 |
| 6.3 变刚度操作臂刚度评价实验 | 第144-146页 |
| 6.3.1 变刚度腕部刚度评价 | 第144-145页 |
| 6.3.2 操作臂刚度实验 | 第145页 |
| 6.3.3 最大负载实验 | 第145-146页 |
| 6.4 主从映射策略验证实验 | 第146-151页 |
| 6.4.1 变刚度腕部定位精度实验 | 第146-148页 |
| 6.4.2 从机器人绝对定位精度实验 | 第148页 |
| 6.4.3 比例增量映射策略实验 | 第148-150页 |
| 6.4.4 主从跟踪误差实验 | 第150-151页 |
| 6.5 系统集成及灵活性实验 | 第151-153页 |
| 6.5.1 系统可展及可达性验证实验 | 第151页 |
| 6.5.2 灵巧性验证实验 | 第151-153页 |
| 6.6 变刚度单孔机器人离体动物实验 | 第153-155页 |
| 6.6.1 离体组织电切实验 | 第153-154页 |
| 6.6.2 肠组织吻合实验 | 第154-155页 |
| 6.7 本章小结 | 第155-157页 |
| 第七章 全文总结 | 第157-161页 |
| 7.1 结论 | 第157-160页 |
| 7.2 未来展望 | 第160-161页 |
| 参考文献 | 第161-174页 |
| 发表论文和参加科研情况说明 | 第174-176页 |
| 致谢 | 第176-178页 |