主从式遥操作血管介入机器人-东北大学.pdf

第３５卷第４期 东 北 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．４ ２０１４年 ４月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ａｐｒ．　２０１４ 　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－３０２６．２０１４．０４．０２６ 主从式遥操作血管介入机器人 １ １ ２ １ 曹　彤 ，王　栋 ，刘　达 ，曾玉祥 （１北京科技大学 机械工程学院，北京　１０００８３；２北京航空航天大学 机器人所，北京　１００１９１） 摘　　　要：传统的血管介入手术需要医生徒手操控导管，存在医生受辐射和人为因素影响手术质量等弊 端．针对该问题，设计了用于辅助医生手术的主从式遥操作血管介入机器人．根据临床手术的要求，基于模块 化理念，分别对机器人的从端推进机构、主端操控装置进行了结构设计，为主从模式的实现做了相关的软、硬 件开发；对机器人样机进行了必要的性能测试，证实了该机器人具有小于１ｍｍ的运动控制精度和０４４ｍｓ的 主从运动实时性．结果表明：该机器人系统解决了传统手术中的问题，在功能和性能上完全满足血管介入手术 的要求，具有较高的临床使用价值． 关　键　词：血管介入；机器人；临床手术；控制精度；实时运动 中图分类号：ＴＰ２４２３　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００５－３０２６（２０１４）０４－０５６９－０５ ＭａｓｔｅｒＳｌａｖｅＲｅｍｏｔｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＶａｓｃｕｌａｒＩｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌＲｏｂｏｔ １ １ ２ ２ ＣＡＯＴｏｎｇ，ＷＡＮＧＤｏｎｇ，ＬＩＵＤａ，ＺＥＮＧＹｕｘｉａｎｇ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ； ２．ＲｏｂｏｔｉｃｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：ＣＡＯＴｏｎｇ，Ｅｍａｉｌ： ｃａｏｔｏｎｇ１６０１＠１６３．ｃｏｍ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｔｈｅｔｅｒｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｄｏｃｔｏｒ’ｓｈａｎｄｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｖａｓｃｕｌａｒ ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｕｒｇｅｒｙｗｈｉｃｈｈａｄｓｏｍｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｓｔｈｅｄｏｃｔｏｒａｂｓｏｒｂｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｗａｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｈｕｍａｎｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ，ｍａｓｔｅｒｓｌａｖｅｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｖａｓｃｕｌａｒｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌｒｏｂｏｔａｓｓｉｓｔｉｎｇｄｏｃｔｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｌｉｎｉｃａｌｓｕｒｇｅｒｙ，ｔｈｅｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅｆｅｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｍａｓｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｄｅｖｉｃｅ ｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｃｏｎｃｅｐｔ，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｗｅｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｍａｓｔｅｒｓｌａｖｅｍｏｄｅ．Ｔｈｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ，ｔｈｅｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙｏｆｌｅｓｓｔｈａｎ１ｍｍ ａｎｄｔｈｅｍａｓｔｅｒｓｌａｖｅｒｅａｌｔｉｍｅｍｏｔｉｏｎｏｆ０４４ｍｓｗｅｒｅ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｏｂｏｔｓｙｓｔｅｍｃａｎｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｕｒｇｅｒｙ， ａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｖａｓｃｕｌａｒｉｎｔｅｒｖｅｎｔ