1、柔性針穿刺手術(shù)是微創(chuàng)介入手術(shù)的一種，是采用針尖具有一定斜角的柔性針進(jìn)行穿刺，但由于針軸與組織間存在扭轉(zhuǎn)摩擦，斜尖轉(zhuǎn)角難以精確控制，嚴(yán)重制約了柔性針的應(yīng)用。因此提出套管柔性針，套管柔性針是將柔性針芯與套管分離，套管將針芯與組織隔開，消除針芯與組織間的扭轉(zhuǎn)摩擦。本文針對(duì)套管柔性針的全方位穿刺機(jī)器人，特別包括摩擦輪式送針機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析。
　　首先，針對(duì)前列腺穿刺手術(shù)的要求，對(duì)全方位套管柔性針穿刺機(jī)器人進(jìn)行自由度分析，對(duì)整體機(jī)構(gòu)進(jìn)

2、行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，并建立三維模型；利用 ANSYS有限元分析軟件對(duì)送針機(jī)構(gòu)支撐臂進(jìn)行剛度分析，并對(duì)其尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；對(duì)z向滑臺(tái)和整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，校驗(yàn)所涉及的機(jī)構(gòu)的剛度是否滿足要求。
　　其次，對(duì)全方位套管柔性針穿刺機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和工作空間分析。利用D-H法建立直角坐標(biāo)系，通過齊次坐標(biāo)變換矩陣的方法進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解計(jì)算，利用解析法進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解計(jì)算。然后利用 MATLAB中的SIMMECHANICS工具箱建立機(jī)器

3、人運(yùn)動(dòng)模型，對(duì)工作空間進(jìn)行分析。
　　再次，依據(jù)套管柔性針的自由度要求，采用 TRIZ理論的發(fā)明原理，對(duì)摩擦輪式套管柔性送針機(jī)構(gòu)的進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。利用矛盾矩陣分析法進(jìn)行同步進(jìn)給機(jī)構(gòu)、套管與柔性針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，并利用三維建模軟件建立虛擬樣機(jī)。
　　最后，搭建摩擦輪機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，使用兩個(gè)一維力傳感器分別測(cè)出摩擦輪對(duì)柔性針芯的夾緊力和摩擦力，并計(jì)算針與摩擦輪之間的摩擦系數(shù)。通過動(dòng)物組織穿刺實(shí)驗(yàn)測(cè)得所需的最大穿刺力，獲得摩擦