面向微创手术器械臂的可变刚度机理综述

作     者：尚祖峰 马家耀 王树新 SHANG Zufeng;MA Jiayao;WANG Shuxin

作者机构：浙江理工大学机械工程学院杭州310018 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350 天津大学机械工程学院天津300350 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第58卷第21期

页      面：1-15页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(51721003) 浙江理工大学科研启动基金(21022312-Y)资助项目 

主　　题：微创手术 器械臂 刚柔并济 可变刚度 弯曲刚度 

摘      要：微创手术以体表小切口或人体腔道为入路,造成的组织创伤更小,代表着外科手术的最前沿。对于位置深远的病灶,需采用细长柔性器械来适应复杂的体腔环境。具有变刚度特性的手术器械臂,可实现柔性器械的刚柔并济,是保障术中人机交互安全、兼顾操作精度和力输出的关键。聚焦于微创手术器械臂领域,对变刚度机理进行综述,将其分类为:阻塞法、热响应材料法、形状锁合法、力对抗法、梁特征重构法以及混合法。根据对器械臂的性能要求,首先讨论、比较了各变刚度机理在刚化能力、响应时间、空间占用等方面上的性能。然后,综述了潜在的器械臂变刚度设计方法并分析其前景与挑战。最后,总结展望了该研究领域,指出发掘新型变刚度材料及基于仿生理念开展结构/功能一体化设计是本领域寻求突破的重点。