网络技术-系统集成-6自由度主控端设备设计及其在手术机器人控制系统中的集成.pdf

在医疗领域，特别是手术机器人技术中，主控端设备的设计与集成扮演着至关重要的角色。这篇论文《6自由度主控端设备设计及其在手术机器人控制系统中的集成》由上海交通大学与密歇根大学上海交通大学联合学院的Wukun Mei撰写，主要探讨了如何构建一个六自由度（6-DOF）的主控设备，并将其整合到手术机器人系统中。 6-DOF主控设备是手术机器人系统的核心组成部分，它允许外科医生通过设备模拟对手术部位的精确操作。理想的6-DOF主控设备应能够准确传递手部的位置和方向信息，同时提供力矩反馈，使医生能感受到远程环境的触觉响应。此外，设备还应具备力/扭矩显示功能，用于对手术过程中的重力补偿，减轻医生手部和手腕的疲劳，以及在操作过快或方向错误时对医生进行引导。 论文首先对设备的运动学和静力学进行了深入分析，以优化其操作性能。基于这些优化参数，详细描述了机械结构设计，充分考虑了关键工程性能。为了减少位置定向输入和力矩输出的误差，作者进行了实验校准，以提高设备的精度和可靠性。 论文的最后部分，作者进行了性能量化评估，验证了主控设备的各项性能指标。这项研究的另一个目标是完成主从远程操作系统的设计，确保手术机器人可以实时、精确地复制主控端的操作，实现远程手术。 这篇论文深入研究了6-DOF主控端设备的关键技术和集成策略，为手术机器人系统的进步提供了宝贵的理论与实践指导。通过这样的设计，手术机器人能够更精确地模仿外科医生的动作，提高手术的安全性和有效性，对于远程医疗和复杂手术具有重大意义。