内窥镜夹持机器人驱动电机参数的确定*

□ 王 琰 □ 赵中华

上海工程技术大学机械工程学院 上海 201600

1 研究背景

医疗机器人的发展推动了国民生活水平的提高。微创手术中的腹腔内窥镜手术，只需要在患者腹部打三四个直径为2～3 mm的孔，出血量小，伤口愈合快，极大减轻了病人的痛苦［1］。在微创手术中，内窥镜相当于医生的眼睛。在手术过程中，要求内窥镜能够提供合适的手术视野给医生，同时还要保证提供稳定清晰的画面，这对内窥镜夹持机器人的动态特性提出了较高的要求。医疗器械的电机选型问题比通用电机选型要求高，不仅要求电机体积小，而且由于使用环境比较极端，要求电机具有便于消毒、噪声小、启停频繁、精确度高、可靠性高等特点。笔者主要针对内窥镜夹持机器人的运动特点，结合医疗环境等相关影响因素，使用Adams仿真软件进行运动学仿真，并使用MATLAB软件进行数据处理，最终确定其驱动电机的参数，为医疗器械电机选型提供参数确定方法，在保证机器人功能的前提下，最大程度降低成本，缩短设计周期。

2 内窥镜夹持机器人概述

目前微创手术已经得到了普遍应用，医疗器械的自动化程度逐渐提高。腹腔内窥镜手术中，对内窥镜的夹持是非常重要的，内窥镜夹持机器人如图1所示。内窥镜夹持机器人在手术过程中共需要四个自由度，即内窥镜通过穿刺点后，能够围绕穿刺点进行X轴、Y轴方向的转动，沿穿刺点轴向的直线运动，以及内窥镜自身的转动［2］。对内窥镜夹持机器人的要求为体积小，可靠性高，与医生的交互性好，在手术过程中能够不干扰医生的操作，灵活性高。……