大延迟环境下远程微创手术机器人系统设计与实验研究

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1、大延迟环境下远程微创手术机器人系统设计与实验研究大延迟环境下远程微创手术机器人系统设计与实验研究DesignandStudyonRemoteMISRobotUnderLargeDelay学科专业：机械工程研究生：师云雷指导教师：李进华副教授天津大学机械工程学院二零一三年十二月中文摘要远程医疗是实现医疗资源共享的重要技术途径，本文针对远程手术中大延迟条件下手术机器人控制技术不完善问题，研究大延迟环境下远程手术机器人系统控制策略与设计方案，开发面向远程腹腔吻合手术的远程手术机器人系统。论文主要研究成果如下：针对大延迟

2、条件下的远程手术操作，提出分层操作控制策略，即远端医生完成手术规划与关键步骤，本地医生实施具体手术任务的控制方案，并进一步设计远程手术机器人系统。远端医生通过控制自动手术器械实现手术监督控制，采用预测显示控制与监督控制相结合的方案解决大延迟远程手术控制不稳定问题，提高了远程手术效率。设计可远程控制的自动腔镜吻合器，提—————————————————————————————————————————————————————升本地手术操作的自动化能力，并实现其与远程手术机器人的融合设计。在分析主从操作臂结构的基础上，

3、建立手术机器人主从空间运动的映射方法，构建手术机器人远程主从操作模型。采用无线通讯与互联网通讯方式，设计具有容错能力的传输协议，提高系统的适应能力和安全性。基于所开发的远程手术机器人系统，分析测试系统的运动性能和可靠性，并在局域网环境下成功实施动物组织吻合手术。关键词：机器人远程手术主从控制策略监督控制自动器械远程实验ABSTRACTTelemedicineisanimportantwayofimplementingtheresourcessharingofmedical，fortheproblemofabsen

4、tingperfectcontroltheoryoftechnologyforremotesurgeryrobot,theremotesurgeryrobotsystemforremoteabdominalcavityanastomosissurgeryinthelargedelayenvironmentispresentedanddeveloped.Thecontributionsofthisdissertationarelistedasfollows.Theremotesurgicaloperationisr

5、esearched.Hierarchicaloperationcontrolstrategyisputforward,theoperationplanningandkeystepsarecompletedbyremotedoctors,whilethespecificoperationisfinishedbylocaldoctors.Thentheremotesurgeryrobotsystemisdesigned.Theremotedoctorssuperviseandcontroloperationbyusi

6、ng—————————————————————————————————————————————————————automaticsurgicalinstruments.Theunstableproblemunderlargedelayinremoteoperationissolvedthroughthecombinationofpredictivedisplaycontrolandsupervisorycontroltoimprovetheefficiencyofremoteoperation.Theremote

7、controllableautomaticstaplingisdesignedanddockedwithremotesurgeryrobotsystem.Basedonthestructureanalysisofmaster-slavemanipulator,amaster-slavemotionmappingmethodisconstructed.UsingwirelesscommunicationandInternetcommunication,designingthetransportprotocolofh

8、ighfaulttoleratecapacity,theadaptabilityandsecurityofsystemisimproved.BasedontheRemotesurgeryrobotsystem,experimentsaredesignedtotestandanalysisthesystemperformanceandreliability.Theanima