五自由度腹腔镜虚拟手术机械手的设计与实现

摘要

腹腔镜虚拟手术是最为常见的一种虚拟手术.该领域目前大部分研究仅限于仿真可视化阶段,为了使实习医生的模拟训练更加贴近现实,选用机械手设备作为人机交互的接口非常有必要.本文根据腹腔镜虚拟手术系统的特点,提出机械手设计原则,经过尺寸计算和空间结构布局,自主设计了一套五自由度的正交构型机械手设备.机械手通过采集传感器捕获操作者的空间运动信息,传递给虚拟手术系统,实现了人机交互来控制虚拟手术流程的功能,符合人体工程学,能够满足腹腔镜虚拟手术系统中对手术器械实时操作的要求.该设备具有可扩展性、实时性和易操作等优点,可以适用于多种腹腔镜虚拟手术场景.