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基于动态视觉引导的外科手术机器人器械臂运动方法

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机器人 2013年第2期35卷 162-170页

作者：于凌涛王正雨于鹏王涛宋华建哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为使医生能够根据手术机器人提供的腹腔镜视觉环境,进行符合视觉习惯的手术操作,通过深入研究微创腹腔手术机器人系统的持镜臂和器械臂运动学模型,以器械臂相对于持镜臂视觉坐标系的运动学反解为基础,建立一种基于3D动态视觉窗口引导的... 详细信息

为使医生能够根据手术机器人提供的腹腔镜视觉环境,进行符合视觉习惯的手术操作,通过深入研究微创腹腔手术机器人系统的持镜臂和器械臂运动学模型,以器械臂相对于持镜臂视觉坐标系的运动学反解为基础,建立一种基于3D动态视觉窗口引导的器械臂运动算法.最后使用Matlab软件Simulink和SimMechanics工具箱分别进行基于理论算法和机构模型的仿真实验,仿真结果显示运动算法的理论变化量和实际变化量均相等.通过多组数据说明了器械臂运动方法的正确性和可行性.

关键词：外科手术机器人运动方法动态视觉引导仿真分析

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外科手术机器人从手控制研究

外科手术机器人从手控制研究

作者：杨硕哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

外科手术机器人能够将其末端的精密器械引入人体,进行相应的检查或者手术。它将机械技术、机器人技术、电子技术以及视觉等方面的技术应用到了外科手术中。由于具有巨大的经济效益和社会效应,外科手术机器人已经成为国内外研究的热点。 ... 详细信息

外科手术机器人能够将其末端的精密器械引入人体,进行相应的检查或者手术。它将机械技术、机器人技术、电子技术以及视觉等方面的技术应用到了外科手术中。由于具有巨大的经济效益和社会效应,外科手术机器人已经成为国内外研究的热点。通常,外科手术机器人系统采用的是主从控制方式,医生操纵主手实现对从手的控制。本文主要对从手部分进行研究,具体如下：提出一种外科手术机器人从手部分的总体结构方案。该方案将从手分为手臂和手指两部分,分别对手臂和手指进行结构设计,并建立各自的运动学模型。加工出了手臂部分的样机;选用工控机、USBCAN、直流驱动器、直流电机以及限位开关等硬件设备,完成了手臂部分的控制方案;运用VC++6.0编写了单关节运动和多关节运动的软件。针对该样机进行了实验研究,包括单关节实验和多关节实验。单关节实验主要用于调试出合适的PD参数;多关节实验用于对手臂末端进行轨迹控制,并获取每个关节的实验数据。对多关节实验的数据进行了分析,得出了每个关节的误差曲线;使用Simulink建立了手臂部分的运动学仿真模型。通过每个关节的实验数据和仿真模型,计算出该机器人末端的误差曲线,完成了误差正分析。同时为了改进系统,进行了误差逆分析,即在给出末端最大误差的前提下,分析并求解了各个关节的理论最大误差。误差分析结果表明,该机器人系统满足设计要求。

关键词：外科手术机器人控制实验研究误差分析

外科手术机器人:未来的成功、挑战和前方之路

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机器人产业 2018年第6期 32-42页

在过去,外科手术机器人得到了长足的发展,成为了一个全球性的技术创新点。由Guang-Zhong Yang教授、Christos Bergeles博士和Valentina Vitiello博士撰写的关于外科手术机器人的UK-RAS白皮书总结了在这一领域早期的先行者以及目前所面... 详细信息

在过去,外科手术机器人得到了长足的发展,成为了一个全球性的技术创新点。由Guang-Zhong Yang教授、Christos Bergeles博士和Valentina Vitiello博士撰写的关于外科手术机器人的UK-RAS白皮书总结了在这一领域早期的先行者以及目前所面对的监管、经济和知识产权挑战,并预测了未来的发展趋势。

关键词：外科手术机器人路线图机器人辅助手术机器人手术

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外科手术机器人的国内外发展概况及应用

中国医疗设备 2018年第8期33卷 115-119页

作者：王恩运吴学谦薛莉张勇王峰山东省立第三医院医学工程部山东济南250031 济南市第一人民医院设备科山东济南250011

本文首先介绍了微创手术的发展以及医院对外科手术机器人的需求。通过了解国际外科手术机器人的发展以及应用,结合国内手术机器人的市场现状,重点介绍达芬奇机器人手术系统和天玑骨科手术机器人,包括其构成、特点、性能、应用范围、应... 详细信息

本文首先介绍了微创手术的发展以及医院对外科手术机器人的需求。通过了解国际外科手术机器人的发展以及应用,结合国内手术机器人的市场现状,重点介绍达芬奇机器人手术系统和天玑骨科手术机器人,包括其构成、特点、性能、应用范围、应用实例,手术机器人发展前景等。本研究可以为临床微创手术提供新的开展方法思路。

关键词：医疗科技微创手术外科手术机器人达芬奇机器人手术系统天玑骨科手术机器人

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面向外科手术机器人的双向操作控制方法研究

面向外科手术机器人的双向操作控制方法研究

作者：刘子文哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

与传统手术相比，利用机器人系统辅助外科手术在提高手术质量、减小病人创伤、减轻医生劳动强度等方面体现出明显优势。现有的商品化外科手术机器人系统多数采用主从位置控制，使机器人从手跟随主手的运动以完成手术操作。如果在此基础... 详细信息

与传统手术相比，利用机器人系统辅助外科手术在提高手术质量、减小病人创伤、减轻医生劳动强度等方面体现出明显优势。现有的商品化外科手术机器人系统多数采用主从位置控制，使机器人从手跟随主手的运动以完成手术操作。如果在此基础上加入力反馈环节，即采用双向控制，将使手术医生产生临场感，充分利用其感知能力，从而使手术过程更加安全、高效。双向操作系统是一个多变量的复杂系统。本文首先对描述系统的各变量间的输入输出关系，即因果关系进行研究，确定大多数外科手术的特点为以速度或位置为系统的输入变量。通过分析在操作者体内完成的控制过程，绘制系统整体的因果关系图，进而结合主从装置的导纳/阻抗型分类方法，得到理想情况下系统的简化框图。除了以速度为系统的输入变量，通过分析得到外科手术的另两个特点，即对透明性要求较高，输入信号的频率较低。结合外科手术机器人系统的特点，分别得到对透明性和稳定性有利的控制结构，并从中选择了力-位置双通道结构作为本文采用的控制结构。在此基础上，采用基于透明性的设计思想，推导出能够实现理想透明性的控制策略。针对该控制策略中需要使用加速度信号的问题，引入低通滤波器并通过控制框图的变换加以解决;针对动力学模型与实际模型之间存在差异的问题，引入扰动观测器加以改进。最终得到基于扰动观测器和低通滤波器的力-位置控制方案。通过理论分析，证明了采用以上控制方法能够实现较理想的低频透明性，同时在一定的假设条件下分别证明了系统不考虑时延和时延条件下的稳定性。通过设定适用于外科手术的参数，利用Matlab软件的Simulink工具箱对控制方法进行仿真，证明了方法的有效性，并与Lawrence提出的实现低频透明性的控制方法进行了仿真对比。在此基础上，研究了从端参数估计和低通滤波器截止频率的选择对系统性能的影响，并利用波特图分析系统的稳定裕度，进而通过在从端增加低通滤波器对控制方法进行完善。针对最终得到的控制方法，开展双向控制实验对其进行验证。利用VC++编写系统的控制软件，并采用计算机和PMAC运动控制卡作为上下位机搭建系统的硬件平台。通过Omega.7主手操纵穿刺机器人，在不同控制参数条件下对新鲜离体猪肝进行穿刺实验，根据实验数据分别绘制速度跟随和力反馈曲线并计算控制误差的均值。实验结果表明，本文得到的基于扰动观测器和低通滤波器的力-位置控制方法，在输入信号频率较低时能够实现较好的透明性。

关键词：双向控制外科手术机器人输入输出关系低频透明性

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外科手术机器人系统及其临床应用

中国医疗设备 2011年第6期26卷 56-59页

作者：戚仕涛刘铁兵南京军区南京总医院医学工程科江苏南京210002

与传统电视腔镜手术相比,外科机器人辅助手术具有更加精细、微创等优点。本文介绍了手术机器人系统的特点及达芬奇手术机器人组成原理,并对手术机器人系统的临床应用情况和未来发展做了简要探讨。

关键词：外科手术机器人微创外科腔镜手术

微创外科手术机器人—da Vinci S手术系统

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微创医学 2010年第5期5卷 433-434页

达芬奇机器人是目前最先进的机器人手术辅助系统,最早由Intuitive Surgical Inc.公司研发,为微创技术的较高阶段,其仅通过4～6个钥匙孔样操作通道行手术精细操作,是新一代微创外科技术的代表.该系统为智能化机械臂辅助及高清3D显像系统... 详细信息

达芬奇机器人是目前最先进的机器人手术辅助系统,最早由Intuitive Surgical Inc.公司研发,为微创技术的较高阶段,其仅通过4～6个钥匙孔样操作通道行手术精细操作,是新一代微创外科技术的代表.该系统为智能化机械臂辅助及高清3D显像系统等设备,融合诸多新兴学科,实现了外科手术微创化、功能化、智能化和数字化程度.自2000年通过美国FDA认证后,全世界已有33个国家、800多家医院成功开展了60多万例机器人手术,手术种类涵盖泌尿外科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科.

关键词：外科手术机器人手术系统微创技术 da 微创外科技术操作通道机器人手术辅助系统

我国自主研制出世界首台脊柱微创外科手术机器人

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微创医学 2010年第5期5卷 524-524页

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专栏——微创腹腔外科手术机器人系统研究

中国医疗设备 2014年第8期 5-5页

编者按:2013年7月25日,由中国人民解放军总医院牵头,哈尔滨工业大学、天津大学和南开大学等多家单位共同承担的国家"863"计划"微创腹腔外科手术机器人系统研究"重点项目在中国人民解放军总医院通过了由科技部高技术中心组织的验收。项... 详细信息

编者按:2013年7月25日,由中国人民解放军总医院牵头,哈尔滨工业大学、天津大学和南开大学等多家单位共同承担的国家"863"计划"微创腹腔外科手术机器人系统研究"重点项目在中国人民解放军总医院通过了由科技部高技术中心组织的验收。项目建立了具有我国自主知识产权的实用型微创腹腔外科手术机器人及医生培训系统。手术机器人系统由手术机械臂、手术微器械、医生控制台、3D腹腔镜等组成。项目完成了15例活体动物(猪)肾切除和15例活体动物(猪)胆囊切除实验,完成了临床标本实验,实现了术中机械臂切换、器械快换、工作空间切换、术野变换、主从比例切换、电凝等操作,验证了

关键词：外科手术机器人医疗机器人微创专栏