具有高風(fēng)險(xiǎn)的口腔顱頜面腫瘤切除手術(shù)，由于局部解剖結(jié)構(gòu)精細(xì)復(fù)雜、軟硬組織交錯(cuò)，一直是口腔顱頜面外科領(lǐng)域的治療難點(diǎn)。傳統(tǒng)術(shù)式多采用經(jīng)面部外切口，易造成大范圍手術(shù)創(chuàng)傷。基于此，經(jīng)口腔自然腔隙或口內(nèi)小切口入路的精準(zhǔn)手術(shù)非常必要。進(jìn)行此類手術(shù)需要手術(shù)機(jī)器人，現(xiàn)有手術(shù)機(jī)器人存在著智能化程度不足、功能單一、構(gòu)型有限的局限。本項(xiàng)目基于此設(shè)計(jì)一款適用于口腔頜面-顱底軟組織手術(shù)的人機(jī)協(xié)作機(jī)械臂，通過進(jìn)行軟組織手術(shù)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、控制手柄的開發(fā)、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立與求解來實(shí)現(xiàn)上述功能。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一款軟組織手術(shù)機(jī)械臂，能夠?qū)崿F(xiàn)在口腔頜面環(huán)境中進(jìn)行手術(shù)的功能。軟組織手術(shù)機(jī)械臂末端需要同時(shí)具備照明攝像頭，夾持以及操作功能。微創(chuàng)手術(shù)要求最大開口直徑為3cm，因此軟組織手術(shù)機(jī)械臂末端外徑需小于3cm且長度需能達(dá)到病灶。同時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)不同長短、粗細(xì)的臂體與同一模塊化驅(qū)動(dòng)模組的快換接口工藝以實(shí)現(xiàn)末端工裝的切換。

本項(xiàng)目通過進(jìn)行連續(xù)體管的設(shè)計(jì)與仿真、拓展功能機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制手柄的開發(fā)與UI界面設(shè)計(jì)、連續(xù)體運(yùn)動(dòng)算法模型建立與求解、視覺標(biāo)定等，設(shè)計(jì)了一款適用于口腔頜面-顱底軟組織手術(shù)的人機(jī)協(xié)作機(jī)械臂。通過連續(xù)體運(yùn)動(dòng)算法模型建立與求解，該軟組織手術(shù)機(jī)械臂能夠?qū)崿F(xiàn)精確抵達(dá)空間中不同位置。在控制手柄的輔助功能下，手術(shù)機(jī)械臂能夠?qū)崿F(xiàn)絲滑的運(yùn)動(dòng)以及末端手術(shù)器械的夾持操作。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試，該機(jī)械臂能夠?qū)崿F(xiàn)物體的夾持?jǐn)[放功能等。