1、本文圍繞單孔和經(jīng)自然腔道手術(shù),針對手術(shù)特點和臨床需求,分析柔性工具微創(chuàng)手術(shù)機器人及手術(shù)工具特征,研究微創(chuàng)手術(shù)機器人柔性工具構(gòu)型設(shè)計方法及主從控制策略。本文取得如下創(chuàng)造性成果:
　　針對單孔/經(jīng)自然腔道手術(shù)的特點,分析機器人的操作方式和操作模式。以所設(shè)計的泌尿鏡手術(shù)機器人和心臟超聲導管機器人為例,研究柔性工具微創(chuàng)手術(shù)機器人的鋼絲傳動與驅(qū)動構(gòu)型,把運動學控制應(yīng)用到泌尿鏡手術(shù)機器人上,并分析了不同柔性工具的運動學問題;提出對于柔性工具增

2、強剛性的單自由度雙驅(qū)動方式,并分析了手術(shù)機器人的臨床需求對于機器人機構(gòu)上和控制上的要求。
　　本文引入螺旋理論,結(jié)合約束螺旋方法提出單自由度閉環(huán)鋼絲傳動模塊機構(gòu)的構(gòu)型綜合方法。建造一個基礎(chǔ)機構(gòu),通過約束螺旋方法約束出一個等腰梯形機構(gòu),保證關(guān)節(jié)模塊驅(qū)動過程中,有效鋼絲總長度恒定不變。通過所提出的構(gòu)型綜合方法,綜合出一類滿足要求的單自由度閉環(huán)鋼絲傳動模塊關(guān)節(jié)機構(gòu),并對該方法進行了分析討論
　　以一個綜合所得的典型模塊關(guān)節(jié)機構(gòu)為實

3、例,對該模塊機構(gòu)進行分析,對機構(gòu)模型通過設(shè)計優(yōu)化轉(zhuǎn)化為工程實際應(yīng)用關(guān)節(jié)模塊。并通過以該關(guān)節(jié)模塊為基礎(chǔ),組合設(shè)計出兩關(guān)節(jié)單自由度柔性工具以及四關(guān)節(jié)兩自由度柔性工具,并把該柔性工具應(yīng)用到微創(chuàng)手術(shù)機器人器械以及單孔微創(chuàng)手術(shù)機器人中。
　　基于電磁感應(yīng)原理,提出直接操作手術(shù)器械控制手術(shù)機器人的全新主從操作方式。把傳統(tǒng)開口手術(shù)的操作模式直接引入機器人主從操作中,醫(yī)生通過直接操作普通手術(shù)器械,即可實現(xiàn)機器人主從控制操作,極大提高了手術(shù)的直覺沉

4、浸感,降低手術(shù)成本。本文分析并討論該操作方式的特點,并提出磁感應(yīng)主從操作下的安全性控制策略,從控制算法上保證主從操作的安全性;同時比較分析了不同操作方式和不同操作主手的特點。
　　針對柔性器械的問題,對手術(shù)機器人柔性工具進行標定,改進現(xiàn)有柔性工具中存在的驅(qū)動精度問題,并利用所設(shè)計的微創(chuàng)手術(shù)機器人進行性能實驗以及動物實驗;同時初步驗證了柔性工具的雙驅(qū)動可行性,驗證了基于模塊關(guān)節(jié)的柔性工具的運動可操作性和縫合可行性;對磁感應(yīng)主從操作進