血管介入手術遙操作技術及實現(xiàn).pdf

1、近年來由于血管方面疾病的流行，血管介入手術變得越來越普遍。介入手術需要醫(yī)務人員長期暴露于X射線下，而X射線對醫(yī)務人員的傷害極大，因此必須開發(fā)一種遙操作介入手術機器人代替醫(yī)務人員進行手術，使醫(yī)務人員得以免于X射線的輻射。
　　本文首先依據(jù)醫(yī)務人員進行手術的流程情況進行了整體方案的設計。整個血管介入手術機器人采用了基于主從控制的遙操作形式。主端為控制端，由醫(yī)務人員進行操控。從端為執(zhí)行端，主要負責執(zhí)行主端發(fā)送的命令以及返回相應的控制信息

2、。為了模擬醫(yī)務人員的手術動作，提出了基于四夾持機械手的機械設計方案，并設計了相應的導向移動裝置。同時對器具艙模塊，主端控制模塊進行了原理性設計。根據(jù)提出的機械原理方案設計了血管介入手術機器人的控制系統(tǒng)方案，通過比較幾種常見的總線控制方式提出了基于CAN總線的控制方案。
　　然后著重介紹了血管介入手術機器人的機械結構設計以及控制系統(tǒng)設計。機械結構方面詳細介紹了主端操作平臺和從端的夾持機械手模塊，導向移動模塊，器具艙模塊的設計。從端機

3、械結構實現(xiàn)了擬人化的設計，較好的模擬了醫(yī)務人員的手術過程?？刂葡到y(tǒng)的設計則包括整體硬件設計和系統(tǒng)軟件設計。硬件設計采用了基于CAN總線的分布式設計方案。通過比較幾種工業(yè)上常用的控制系統(tǒng)方案，選取了基于STM32處理器的多站點通訊系統(tǒng)，依據(jù)該控制系統(tǒng)模型詳細介紹了供電模塊，CAN總線通信電路，電機驅動電路以及傳感器模塊的設計?？刂栖浖O計則包括了基于脈沖序列的步進電機控制，無刷直流電機的控制以及 CAN總線通信協(xié)議的編寫。其中無刷直流電機

4、主要通過PID進行控制，并詳細介紹了常用的PID控制系統(tǒng)模型?；贑AN總線的通信協(xié)議則使用了CAN總線的擴展幀協(xié)議。
　　最后對整個血管介入機器人系統(tǒng)進行了實驗驗證。通過夾持機械手性能測試，導管導絲操縱實驗，整體流程驗證等試驗對介入手術機器人系統(tǒng)進行了較為全面的測試，為后續(xù)的動物實驗打下了堅實的基礎。
　　相較于傳統(tǒng)的血管介入手術機器人系統(tǒng)，本次研究的血管介入手術機器人能夠實現(xiàn)不僅更加復雜的手術動作，而且極大程度的模擬了醫(yī)