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3.术后评价 (1)把机器人移离患者,松开患者; (2)检查手术效果,是否需再次手术; (3)后续观察是否有手术后遗症或不良反应; (4)根据各次临床反应来优化机器人设计。 CAOS系统存在的缺陷 (1)触觉反馈体系的缺失 (2)手术机器人的器械臂固定以后,其操作范围受限;(3)整套设备的体积过于庞大,安装、调试比较复杂; (4)系统的技术复杂,在使用过程中可能发生各种机械故障; (5)手术前的准备及手术中更换器械操作耗时较长 ; (6)安全性问题较为复杂,涉及外科机器人的体系结构、机器人运动的机械约束、多传感器监测等技术,目前还未能够形成一个普遍承认的安全标准。 同时,国内外在机器人辅助骨科手术方面主要是利用机器人辅助医生完成操持器械、导航等功能操作,利用机器人直接完成手术的研究较少。 另一方面,目前医疗机器人设计上主要是利用现有技术进行系统集成,而真正从医用机器人自身角度出发去研究医疗机器人建模、分析、优化等设计理论的较少。由于利用的是通用的机器人技术,必然导致机器人在与医学结合上不够严密,在体积、构型、材料、消毒、透X射线等方面存在一系列的问题,这也是医疗机器人设计中所面临的新问题。 总结 全世界已经有很多医院开展了机器骨科手术,虽然机器人手术尚不成熟,但其中机器人手术的成功不仅表明以机器人辅助外科手术是可行的,而且展示了机器人在外科手术中的巨大优势。目前并没有或者相当少基于模块化设计的计算机骨科手术辅助系统,这方面研究人有很大的挑战和机遇。 目录 1.引言 2.手术机器人构型 3.骨科手术机器人 4.CAOS系统 5.总结 引言 随着交通事故的频发和人们运动损伤的增多,创伤已经成为全球的第二大死因。所以,新的骨科手术技术发展就显得更加有益。 医疗机器人,是近十几年来发展比较迅速的一个新的应用领域,大部分是应用计算机,把患者的影像资料如X光片、CT、核磁等进行叠加的分析处理,然后根据分析结果,控制机器臂完成一些医生不能完成或完成得没有机器好的动作和步骤。 先进机器人技术在医疗外科手术规划模拟、微损伤精确定位操作、无损伤诊断与检测、新型手术医学治疗方法等方面得到了广泛的应用,这不仅促进了传统医学的革命,也带动了新技术、新理论的发展。 手术机器人构型 计算机辅助骨科手术系统的关键技术包括:手术机器人、医学三维图像建模技术、虚拟手术仿真技术,远程操作网络技术等。 对于手术机器人,其结构由手腕和手臂两部分组成,在手术中的作用是:①将手腕末端和手术器械定位到切点;②对手术器械定向,使其穿过切点到达手术部位。 针对上述要求,对于医疗外科机器人手臂,可以总结出设计的一般要求是: 1)易于实现高的定位精度; 2)运动直观性强,易于医生进行人机交互; 3)在相同结构尺寸下,工作空间尽量大; 4)在达到相同工作空间的条件下,手臂本体占据空间小; 为了达到空间一定范围内的任意位置,机器人手臂至少要求有三个自由度。并且根据上述要求我们选择串联机构。 机器人典型手臂结构及性能 Typical arm structure and capability 根据计算、实验及实践可得,其中的圆柱坐标、SCARA型、直角坐标被认为是较好的结构形式,目前大多数医疗外科机器人采用这三种结构。如瑞士一种用于神经外科立体定向手术的机器人属于直角坐标结构;美国Zeus和Aesop机器人手术系统应用SCARA型;而ROBODOC辅助手术系统就属于圆柱坐标结构。 手腕 当被操作物体或工具有姿态要求时,就需要在机器人手臂末端联接实现姿态要求的手腕。为便于控制,减小姿态参数之间的干扰,根据所需要实现的操作来确定手腕关节的构型是非常重要的。 根据并联机构具有刚度大,结构稳定,运动惯性小,精度高等特点,可以采用并联机构作手腕关节。 二自由度手腕——串联机构 三自由度——并联机构 并联机构 1965 年,德国Stewart发明了六自由度并联机构,并作为飞行模拟器用于训练飞行员。1978年澳大利亚著名机构学教授Hunt提出将并联机构用于机器人手臂。1994年在芝加哥国际机床博览会上首次展出了称为“六足虫”(Hexapod)和“变异型”(VARIAX)的数控机床与加工中心并引起了轰动。 串联机构与并联机构的对比 基本特征 串联机构 并联机构 设计思想 沿笛卡尔坐标系的XYZ轴布置构件,串联连接,切削等负载不分摊承担 不沿任何坐标布置构件,并联连接,切削等负载大致均匀分摊 刚度 低(弹性变形累积、构件除承受拉压力外还受弯矩、扭矩) 高(刚度累积,构件之手拉压力) 移动部件质量 大(通常工件和工作台移动) 小(

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