基于柔索驱动的手术微器械设计与仿真分析

R318%TP242.6; 目的:为了解决传统手术微器械自身影响微创外科手术精准操作的问题,设计一种基于柔索驱动的手术微器械并进行仿真分析.方法:首先,基于弹性元件和柔索驱动对手术微器械进行构型设计,并对柔索的布局进行设计,优化柔索传动方式.其次,基于D-H法构建手术微器械的正逆运动学模型,利用MATLAB进行模型验证,并对手术微器械的工作空间和奇异形位进行分析.最后,结合软组织力学响应对手术微器械进行多工况的动力学仿真分析,并对器械-组织交互力对关节驱动力矩的影响敏感性进行分析.结果:经分析,构建的正逆运动学模型正确,工作空间和奇异形位满足手术需求,而且关节驱动力矩对器械-组织交互力是敏感的...

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Published in医疗卫生装备 Vol. 44; no. 12; pp. 20 - 24
Main Authors 高炜帆, 胡明, 沈晓强, 袁凯, 杨景
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 浙江理工大学机械工程学院,杭州 310018 2023
Subjects
surgical micro-instrument
运动学模型
kinetic model
仿真分析
手术微器械
simulation analysis
flexible cable actuation
柔索驱动
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ISSN1003-8868
DOI10.19745/j.1003-8868.2023244

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Summary:R318%TP242.6; 目的:为了解决传统手术微器械自身影响微创外科手术精准操作的问题,设计一种基于柔索驱动的手术微器械并进行仿真分析.方法:首先,基于弹性元件和柔索驱动对手术微器械进行构型设计,并对柔索的布局进行设计,优化柔索传动方式.其次,基于D-H法构建手术微器械的正逆运动学模型,利用MATLAB进行模型验证,并对手术微器械的工作空间和奇异形位进行分析.最后,结合软组织力学响应对手术微器械进行多工况的动力学仿真分析,并对器械-组织交互力对关节驱动力矩的影响敏感性进行分析.结果:经分析,构建的正逆运动学模型正确,工作空间和奇异形位满足手术需求,而且关节驱动力矩对器械-组织交互力是敏感的.结论:设计的手术微器械保证了柔索张紧状态,可满足实际微创手术精准操作的需要.
ISSN:1003-8868
DOI:10.19745/j.1003-8868.2023244