刚度可控单孔手术机器人系统创成与动力学行为研究

项目名称： 刚度可控单孔手术机器人系统创成与动力学行为研究

项目编号： No.51405339

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 邢元

作者单位： 天津大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 相比于传统多孔微创手术而言，基于腹腔镜的单孔手术具有出血更少、恢复效果更好等优势，是未来手术模式的发展方向。但在单孔手术模式与微创环境下，现有刚性手术工具无法提供直观的操作映射，而柔性手术工具虽然能够提供操作映射却无法提供足够的操作力，这严重制约着单孔手术的发展。本项目着眼于单孔手术机器人系统刚度不足的瓶颈问题，结合功能材料的变刚度机理，提出材料特性-结构功能-机构构型一体化创成思想。针对变刚度机构引入的不定形态机构学模型与动力学行为问题开展研究，建立模型间信息传递策略。基于生-机交互作用机理构建底层安全行为准则，规划机器人安全操作区域。本项目基于真实手术信息虚拟重建仿真环境，为机器人的设计提供初始依据，通过动物实验进行系统性理论验证，以医学为应用背景，重点解决工程科学难题，为推进我国先进医疗设备自主创新和提高国民医疗水平奠定理论基础。

中文关键词： 单孔；微创手术机器人；变刚度；运动学与动力学分析；材料功能结构一体化设计

英文摘要： Compared with the traditional Minimally Invasive Surgery (MIS), Single Incision Laparoscopic Surgery (SILS) gets better performance on blood loss and recovery time. It has been considered as the next-generation surgical technology. However, the existing r

英文关键词： single-port；surgical robot and device；controllable stiffness；kinematics and dynamics analysis；Materials- Structure-Performance integrated design