融合远心运动机构与串联机械臂的穿刺手术机器人系统研究

针对现有穿刺手术机器人远程中心运动(RCM)无法兼顾安全性、精准性及空间有效性的问题,提出结合RCM机构和多自由度串联机械臂,研制一款混联式穿刺手术机器人系统.首先,基于双平行四边形机构设计机器人末端 RCM执行机构,用于保证穿刺手术过程中远程中心运动的精度与安全性;然后,结合串联机械臂搭建穿刺手术机器人系统以保证较大的工作空间;最后,设计混联式机器人与现有基于主动式 RCM约束(ARCMC)的通用串联穿刺手术机器人系统 RCM的定位精度对比实验.结果表明,与基于 ARCMC 的机型相比,所设计穿刺辅助机器人系统的远端中心俯仰运动和翻滚运动位置误差分别降低了 52.6%和 59.7%,且其工作空间也远高于基于被动式RCM约束(PRCMC)设计的穿刺手术机.由此可以证明所设计的混联式穿刺手术机器人系统在穿刺手术辅助方面的性能更好.