連續(xù)型腹腔內(nèi)窺鏡機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真與優(yōu)化研究.pdf

1、腹腔內(nèi)窺鏡機(jī)器人的研究對(duì)臨床外科微創(chuàng)手術(shù)具有重要意義。內(nèi)窺鏡作為醫(yī)生的“眼睛”，是微創(chuàng)手術(shù)中使用的最重要的醫(yī)療器械。普通的腹腔微創(chuàng)手術(shù)采用人工持鏡方式，醫(yī)生容易疲勞，產(chǎn)生抖動(dòng)。臨床應(yīng)用的關(guān)節(jié)型內(nèi)窺鏡機(jī)器人雖能提供穩(wěn)定清晰的視野，但機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間大，不靈活。
　　 本文針對(duì)關(guān)節(jié)型內(nèi)窺鏡機(jī)器人存在的運(yùn)動(dòng)空間受限的缺點(diǎn)，研究一種運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、多自由度的新型連續(xù)型內(nèi)窺鏡機(jī)器人。連續(xù)型機(jī)器人是一種新型的仿生機(jī)器人，由柔性支柱構(gòu)成，無剛性關(guān)節(jié)和

2、連桿結(jié)構(gòu)，能靈活彎曲，模仿大象鼻子及章魚觸角的運(yùn)動(dòng)。文章主要研究?jī)?nèi)容及學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下:
　　 首先，對(duì)連續(xù)型機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立連續(xù)型機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，分析機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間與驅(qū)動(dòng)空間的映射關(guān)系，研究運(yùn)動(dòng)控制算法。通過運(yùn)動(dòng)學(xué)分析確定機(jī)器人末端位置、速度和加速度等運(yùn)動(dòng)特性。對(duì)連續(xù)型機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析是研究連續(xù)型機(jī)器人的關(guān)鍵。
　　 其次，從動(dòng)力學(xué)角度分析內(nèi)窺鏡機(jī)器人剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)，建立ADAMS虛擬

3、樣機(jī)模型，完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，通過對(duì)仿真結(jié)果和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析結(jié)果的比較，驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析結(jié)果的正確性。在機(jī)械多體系統(tǒng)的研究中，對(duì)剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的建模與仿真是多體系統(tǒng)研究一個(gè)難題。
　　 最后，利用ADAMS對(duì)內(nèi)窺鏡機(jī)器人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，通過創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量，設(shè)定初始值，利用設(shè)計(jì)變量對(duì)模型的幾何形狀進(jìn)行參數(shù)化建模與分析，當(dāng)設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最佳時(shí)，得到對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)變量的最優(yōu)值，設(shè)計(jì)出彎曲性能好、高