喉部手術連續(xù)體機構的穩(wěn)定性分析.pdf

1、連續(xù)體機構因其剛度可控、末端執(zhí)行器靈活性高、結構縮放自如等特點，非常適合人體腔內(nèi)手術要求。由于喉部微創(chuàng)手術空間狹小且手術過程存在顫動等因素，對手術的安全性與精準性會產(chǎn)生較大影響，故對連續(xù)體機構進行研究，具有重要的學術意義和醫(yī)療應用價值。本文主要針對喉部手術連續(xù)體機構的穩(wěn)定性展開研究。
　　在對國內(nèi)外相關領域發(fā)展現(xiàn)狀綜合分析的基礎上，針對喉部手術的難點，提出了將連續(xù)體機構分為四大模塊的設計方案，即萬向驅(qū)動彎曲機構、末端執(zhí)行機構、六關

2、節(jié)彎曲段和四關節(jié)彎曲段，并采用萬向驅(qū)動彎曲機構作為連續(xù)體機構的驅(qū)動與補償機構；新型連續(xù)體機構具有32個自由度，由線驅(qū)動控制末端執(zhí)行機構運動，使其能在狹長空間內(nèi)完成高難度和高精度的手術操作；針對提出的設計方案，建立各模塊的三維結構模型以實現(xiàn)虛擬裝配。
　　針對喉部手術中存在的顫動，對連續(xù)體機構中的單個部件進行了剛度分析，基于ANSYS軟件，建立了間隔圓盤、四關節(jié)彎曲段和六關節(jié)彎曲段的剛度模型，并進行了數(shù)值仿真，從理論上驗證所設計的結

3、構能否承受喉部所施加的應力；基于 ANSYS Workbench軟件，建立了萬向驅(qū)動彎曲機構的動力學模型，并對萬向驅(qū)動彎曲機構分別進行自由模態(tài)和約束模態(tài)分析，以研究機構在施加約束后的整體動態(tài)特性；基于ANSYS與 ANSYS Workbench軟件，建立了圓盤和末端執(zhí)行機構的動力學有限元模型，從而確定各部件固有頻率的范圍，為消除手術中的顫動提供了保障條件。
　　針對連續(xù)體機構中柔性桿的形變誤差，建立了連續(xù)體機構的形變曲線方程，進而