三维超声导航前列腺粒子植入机器人关节力矩平衡机制

"三维超声导航前列腺粒子植入机器人关节力矩平衡机制研究" 本文主要探讨了在三维超声导航下前列腺粒子植入机器人关节力矩平衡的重要机制。前列腺粒子植入手术是一种治疗前列腺癌的方法，通过精确地将放射性粒子植入前列腺组织内，以达到局部放射治疗的效果。在实际操作中，由于人体结构的复杂性和针刺路径的限制，设计一个能够适应这些条件的机器人系统具有挑战性。 研究团队设计了一种特殊的RRT型机器人，即包含两个旋转关节（Revolute）和一个平移关节（Translational），用于经直肠超声导航下的粒子植入。这种机器人结构能够更灵活地进行操作，但同时也带来了新的问题。由于RR悬臂关节的重心会随着关节的运动而变化，这会导致驱动扭矩的不稳定性，从而影响手术的精度和效率。 为了解决这个问题，研究者引入了弹簧平衡机构，用于抵消悬臂自重产生的扭矩，以实现动态平衡。通过静态扭矩仿真实验，他们验证了该平衡机构在2R悬臂关节上的效果，降低了驱动扭矩的波动，提高了机器人的操作稳定性。 在理论分析和仿真之后，研究团队制造了物理样机，并进行了关节力矩平衡性能的定量实验。实验结果表明，采用垂直交叉弹簧式平衡机构能够确保悬臂在任何工作位置都能保持完全平衡，显著减少了驱动扭矩的波动，进而提升了机器人在前列腺粒子植入手术中的稳定性和精度。 关键词涉及的领域包括粒子植入机器人技术、机械关节设计、弹性力矩平衡机制以及医疗机器人控制。文章的发表对于医疗机器人领域的研究具有重要意义，尤其是在提高手术机器人性能和减少对医生操作技能依赖方面，为前列腺癌治疗提供了更安全、精确的手段。 这篇论文深入研究了前列腺粒子植入机器人在三维超声导航下的关节力矩平衡问题，提出了有效的解决方案，并通过实验验证了其可行性。这一研究不仅推动了医疗机器人技术的发展，也为临床实践带来了潜在的改进，有助于提高前列腺癌患者的治疗质量和预后。