CT导航微创外科混联机器人拓扑结构分析

分析了CT导航微创外科手术环境对机器人的特殊要求,提出了一种新型串并混联机器人构型 .详细讨论了机器人的串、并联拓扑结构的设计依据,比较了多种串联微创外科机械臂的结 构类型,明确了串联部分的构型.针对传统并联机构灵活性较小的不足,提出并分析了并联 机构的结构框架,确定了并联部分的结构.基于螺旋理论重点求解了并联机构的位移输出特 征方程及其自由度,同时给出了串联部分的位移输出特征矩阵.通过灵活性仿真,验证了该 机器人可用于CT受限空间的微创外科定位手术.本文对于新型医疗机器人的构型设计提供了 一种理论参考.     

脑外科机器人控制系统的设计和实现

从无框架立体定向脑外科手术的临床需求出发，设计了微创神经外科机器人黎元BH 600的控制系统．分析确定了系统的控制结构及实施方案，对脑外科机器人的硬件和软件进行了设计，建立了脑外科机器人手术规划和控制平台．通过实验和临床应用结果，验证了该手术控制系统的高精度和稳定可靠性．     

密集架安全监测与控制技术研究

分析比较了3种不同的密集架控制方案,提出了基于以太网和CAN总线的分布式控制系统结构.基于可靠性优先的主体思想,结合实际功能需求,给出了主站和从站控制器的主要硬件配置和实现原理.针对密集架系统存在的安全问题,提出了多传感器自主多层安全监测框架,并介绍了传感器的性能,明确了安全监控的层数,实现了自主安全监控的目的.同时,对现场CAN调试过程遇到的问题进行了分析总结.实验结果证明,该密集架控制系统及其安全监测系统具有操作简便、成本低廉、稳定可靠和自动安全防范措施完善等特点,该系统为智能仓储和物流管理系统的开发提供了一种参考.     

基于外摩擦的医疗机器人关节锁紧结构实验研究

分析了目前机器人锁紧机构的发展现状,介绍了医疗机器人系统的工作原理．基于机器人关节摩擦力矩产生的机理,阐述了机器人关节锁紧的影响因素．通过相关的实验研究及分析,确定了影响机器人关节锁紧能力的主要因素,获得了机器人关节锁紧能力与活塞尺寸、内腔尺寸、摩擦环材料和尺寸及液压油粘度等影响因素的基本关系．     

CT 导航微创外科机器人关节液压锁紧结构研究

分析了目前微创外科机器人关节锁紧机构的发展现状和存在的问题,讨论了机器人关节摩擦力 矩产生的机理以及影响摩擦力矩的因素．针对当前医疗机器人锁紧结构不足之处,基于关节摩擦理论,提出 并设计了三种不同形式的CT 导航微创外科机器人关节锁紧结构,分别阐述了它们的工作原理和实现形式．通 过对不同结构的性能对比实验,确定采用基于外摩擦环的机器人关节锁紧结构,并初步验证基于该结构的机 器人系统可以满足CT 导航微创外科临床手术需求．     

基于PLC的神经外科机器人控制系统研究

结合医疗外科机器人的应用环境，在比较不同外科机器人控制系统的特点的基础上，提出了基于PLC的神经外科机器人控制系统的设计方法．根据系统需要完成的任务特点，确定了硬件构架和软件体系．分析了控制系统涉及的几个关键问题，根据临床手术的需求，详细讨论了系统实施的安全策略、提高系统定位精度的措施以及不能采用示教编程控制方式的原因．经过多例临床实验，验证该机器人操作方便、性能稳定，可以弥补医疗机器人系统安全性不高、手术效率低、维护难度大、成本高等缺陷．     

CT导航手术2T-3R并联机器人型综合研究

提出了CT导航手术并联机构选型的具体原则。采用基于位移子群的位移流形运动综合法对微创外科手术少自由度并联机器人进行了型综合。详细总结了位移流形基本理论和基于位移流形的型综合方法。基于高灵活性指标，构造了2T-3R少自由度并联机器人的11种基本流形及其24种子流形，推导得到了102种灵活性较高的2T-3R并联机构，确定了研究中所采用的具体结构，并分析了其性能特点。对其灵活性的初步分析表明，该并联机器人可以用于CT导航微创外科手术。