柔性针操控机器人的设计及有限元分析

柔性针操控机器人的设计及有限元分析

作者:师大云端图书馆 时间:2019-07-11 分类:硕士论文 喜欢:3303
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【摘要】微创医疗技术作为一门崭新的技术,近年来发展迅速。微创医疗技术可以有效的减小手术的创伤、降低患者痛苦和减少术后并发症。采用柔性针进行微创穿刺治疗,能够解决传统刚性针在穿刺时路径偏差无法矫正和无法绕过障碍穿刺的弊端。医疗机器人是近年来研究的热点,将机器人引入到微创手术中,是微创医疗的一次革命,并且成为微创医疗的发展方向。本文依据柔性针靶向穿刺的要求,在TRIZ理论矛盾冲突矩阵和40条发明理论的指导下,对柔性针操控机器人的整体结构方案进行设计,在此基础上对机器人的具体结构进行设计与计算,包括对传动方式和进针姿态调整机构的优化;对柔性针操机器人进行运动学正解及逆解分析,并利用Matlab/SimMechanics建立机器人仿真模型,对机器人的工作空间进行仿真分析;运用三维造型软件UG7.5建立柔性针操作机器人的虚拟样机,运用ANSYS有限元分析软件对姿态调整机构进行了静力学分析和模态分析,分析结果证明了机器人结构的合理性,最后在ADAMS的AView模块中导入之前建立好的虚拟样机,对机器人的姿态调整机构进行了动力学仿真,得到姿态调整转轴的转矩变化曲线,仿真结果证明了电机选择的合理性。本文在TRIZ理论指导下,设计出了柔性针操控机器人。通过对机器人的运动学分析、关键部件的静力学分析、模态分析和动力学仿真分析,证明了柔性针操控机器人方案可行、结构合理。采用机器人操控柔性针,可以实现穿刺手术的高效性、准确性和安全性。
【作者】郑再飞;
【导师】张永德;
【作者基本信息】哈尔滨理工大学,机械电子工程,2013,硕士
【关键词】柔性针;机器人;TRIZ理论;有限元分析;

【参考文献】
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