基于形状记忆合金的自主导管导向机器人设计

作     者：付宜利 李显凌 梁兆光 FU Yili;LI Xianling;LIANG Zhaoguang

作者机构：哈尔滨工业大学现代生产技术中心哈尔滨150001 哈尔滨医科大学第一临床医学院哈尔滨150001 

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

年 卷 期：2008年第44卷第9期

页      面：76-82页

核心收录：

学科分类：1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 10[医学] 

基　　金：国家高技术研究发展计划(863计划,2007从042237) 黑龙江省科技攻关计划(GC04A510) 

主　　题：形状记忆合金 大挠度理论 自主导管 微创介入手术 

摘      要：为提高血管介入手术的成功率和安全性,研制一种用于控制自主导管的由多个形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)驱动器驱动的多节蛇形结构导向机器人。针对SMA驱动的导向机器人结构和原理,提出偏置弹簧尺寸参数的估算方法,使用大挠度理论对导向机器人进行运动学分析,通过积分变换推导出SMA驱动器在已知导向机器人弯曲角度和方向下的输出力和位移,给出精确的导向机器人前端中心位置坐标。在此基础上,进一步推导SMA驱动器的尺寸参数设计计算公式,提出一套系统的导向机器人设计理论方法。利用提出设计方法研制导管导向机器人样机,并在血管模型中成功地进行模拟介入手术试验。研究成果为导向机器人的设计和分析提供了数学模型,完善了导管导向机器人的设计方法和理论。