外科手术机器人讲稿.pptVIP

基于外科手术的机器人控制 小组成员：周瞳 谢卫云 苏培权 目录 机器人外科手术简介 研究意义 发展状况 机器人结构及控制系统 总体结构 主从控制系统 力反馈系统 机器人外科手术简介 传统外科手术 定位精度不高 术者疲劳、动作颤抖 受空间及环境约束大 缺乏三维医学图像导航 手术器械操作局限性 位姿受手术环境影响 外科手术机器人 准确定位 动作灵巧、稳定 减轻术者疲劳 信息反馈直观（三维图） 术前快速手术设计 避免辐射、感染的影响 灭菌简单 1.微创手术和传统手术伤口的比较 为什么需要手术机器人： 所以采用机器人手术具有创口小，疤痕小、疼痛轻、恢复快、出院时间短， 出血少等优点 2.手术机器人比人工手术更加精细化 机器人外科手术简介 发展历史 1985年，美国，自主定位的立体定向装置完成脑组织活检 1989年，英国，6自由度Puma机器人，开展前列腺手术切除术 1994年，Computer motion公司于研发了内镜光学定位外科机器人系统“AESOP” 1999年初，由两家美国公司(Computer Motion和Intuitive Surgical)先后独立研制的宙斯(Zeus)和达芬奇(Da Vinci)两套手术机器人系统 2001年，法国远程Zeus机器人开创了远程手术的先河 机器人外科手术简介 至今为止，达芬奇(Da Vinci)手术机器人不断的更新换代仍是世界手术机器人最高水平的代表 达芬奇机器人器件 达芬奇机器人系统 机器人外科手术简介 达芬奇机器人手术系统的构成 ： 医生操控台 旁床机械臂 3D成像系统 外科医生控制台 外科医生控制台是达芬奇机器人系统的控制中心，由计算机系统、监视器、控制手柄、脚踏控制板及输出设备组成。外科医生控制台的操作者坐在消毒区域以外，通过使用控制手柄来控制手术器械和立体腔镜。术者通过双手动作传动手术台车上仿真机械臂完成各种操作，从而达到术者的手在患者体内做手术的效果。同时可通过声控、手控或踏板控制腹腔镜。术者双脚置于脚踏控制板上配合完成电切、电凝等相关操作。达芬奇机器人系统让术者在微创的环境里可以达到开放手术的灵活性 床旁机械臂系统 床旁机械臂系统(Patient Cart)是外科手术机器人的操作部件，其主要功能是为器械臂和摄像臂提供支撑。助手医生在无菌区内的床旁机械臂系统边工作，负责更换器械和内窥镜，协助主刀医生完成手术。为了确保患者安全，助手医生比主刀医生对于床旁机械臂系统的运动具有更高优先控制权 成像系统 成像系统(Video Cart)内装有外科手术机器人的核心处理器以及图象处理设备，在手术过程中位于无菌区外，可由巡回护士操作，并可放置各类辅助手术设备。外科手术机器人的内窥镜为高分辨率三维(3D)镜头，对手术视野具有10倍以上的放大倍数，能为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，使主刀医生较普通腹腔镜手术更能把握操作距离，更能辨认解剖结构，提升了手术精确度。 机器人外科手术简介 中国发展状况 1997年，研制了基于Puma262的脑外科机器人辅助定位系统，填补了国内医用机器人研究的空白 2000年，海军总医院研制了计算机辅助立体定位神经外科手术系统 2010年，由天津大学、南开大学和天津医科大学总医院联合研制的“妙手Ａ”系统 图1 妙手A 机器人外科手术简介 达芬奇(Da Vinci)手术机器人视频演示 以下画面可能会引起不适 请谨慎观看 机器人结构及控制系统 主从控制系统总体结构 主从式医疗机器人由早期的主从同构方式发展成为现在的主从异构方式。异构机器人的实时主从控制必须在很短时间内完成运动求解、轨迹规划、抖动消除等计算。 手术机器人主从控制系统的三个主要问题： 1. 从手需要快速准确地跟踪主手运动，并将在手术区域所接受到的一些信息( 如视频图像信息)通过通讯环节反馈给操作医生。 2. 手术过程中，主操作手上的医生会不可避免地产生手部抖动，这些无关抖动会造成手术器械末端的抖动，从而影响精度，所以必须消除抖动。 3. 主从控制中，经过运动学反解得到从手关节轨迹速度和加速度不连续，导致机器人运动不平稳，为避免此问题，需要在关节空间内规划机器人运动轨迹，得到连续平滑的轨迹。 机器人结构及控制系统 基于腹腔微创手术的主从手关节结构配置方案 主手控制系统 Force Dimension Omega 7 Omega 7 的操作演示 机器人结构及控制系统 主从控制系统 手术机器人主从控制结构 机器人结构及控制系统 控制系统硬件结构 手术机器人控制系统硬件结构 机器人结构及控制系统