一种新型平面远程运动中心设计

梁 闯

(沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870)

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微创外科手术与传统的开放式外科手术相比有着巨大的优势，这是因为前者的出血量更小，术后的恢复速度更快[1]。正因为如此，微创外科手术(MIS)在如今现代化的手术室中更加受欢迎[2]。

在一个典型的MIS过程中，为了保证手术的安全性，手术器械必须绕体表切口做定点运动，在手术切口处需要实现4个自由度：机构的俯仰、摆动以及手术末端执行器的转动和直线运动。但是手术器械在切口部位是铰链式的，唯一可能的动作就是绕着切口的旋转以及沿着切口中心的直线运动。

能够实现定点运动的方法有被动式关节、主动控制、远程运动中心机构[3]。近年来，对少自由度机器人机构的研究已成为机器人机构学领域的研究热点之一，这是因为一旦明确了应用背景需求之后，专用机器人机构的方案一般比通用结构更简单、易于控制且成本低廉。远程运动中心((Remote Center of Motion,RCM)机构[4]就是这样一类具有特殊功用的新型少自由度机器人机构，它越来越被认为有很广阔的应用前景。 RCM机构可以使机构末端执行器绕其上某固定点做旋转运动，而且该虚拟固定点在机构远端所以被广泛应用于医疗外科辅助手术机器人的构型当中。

目前较常用的RCM机构有轴直接驱动机构、球形机构、弧形机构、双平行四边形机构等[5]。在这些机构中，一自由度的平面RCM机构应用最为广泛[6]。本文提出一种新型的RCM机构用于MIS中，在保证原手术切入点所需4个自由度的基础上，通过机构设计提供其中摆动和执行器直线运动这两个重要的自由度。……