六自由度植牙手术机器人设计及动态特性分析

张顺心，王晓东，尹立轶，马志广，韩立

（1.河北工业大学机械工程学院，天津300130；2.天津医科大学医学影像学院，天津300203）

六自由度植牙手术机器人设计及动态特性分析

张顺心1，王晓东1，尹立轶1，马志广1，韩立2

（1.河北工业大学机械工程学院，天津300130；2.天津医科大学医学影像学院，天津300203）

植牙手术机器人将是医疗外科手术领域一个全新的突破，但是现有植牙手术机器人结构繁杂，末端缺乏灵活性，难以顺利地实现口腔内的钻孔操作.紧密结合植牙手术要求，设计了一种结构更加紧凑、末端灵活性更高地六自由度植牙手术机器人.然后建立了植牙手术机器人的有限元模型，利用ANSYS Workbench分析其动态特性，主要包括模态分析和谐响应分析，其中模态分析得到了植牙手术机器人固有频率，谐响应分析得到了植牙手术机器人的结构在频率105 Hz和844 Hz处容易发生共振，为工况下防止出现共振现象提供了重要的科学依据.

植牙手术机器人；结构设计；动态特性；模态分析；谐响应分析

0 引言

调查显示中国人口的牙齿患病率高达68%，其中需要进行牙齿种植的病人也在逐年上升，传统植牙手术中，牙医手持种植机凭借着自己的经验对病人进行牙齿种植，这使得手术的精度大受影响，另外，牙医在手术中的手颤也会提高手术的失败率[1].

机器人技术在医疗手术领域的应用，一定程度上减少了手术创伤、消除了手颤、提高了手术精度[2].植牙手术机器人的主要目的是完成在牙槽骨……