免费论文：具有重力自平衡功能的胸外科手术辅助机械臂开发

胸外科手术主要针对肺癌、食管癌等肿瘤开展治疗。据不完全统计目前全球每年大约有120万，我国每年21万人被诊断患有肺癌，同时我国也是世界上食管癌高发地区之一。但现在医生在实施此类手术时需要多名助手用力撑开切口、拨开内部脏器，由于胸外科手术一般时间较长，手术人员极易疲劳，从而造成切口撑开不到位，不能很好隔离内部脏器与病灶，影响了医生的手术视野和操作。 为了解决上述问题，本文开发了一套手术辅助机械臂系统，其作用相当于一名器械助手。论文的主要研究工作如下： 根据微创胸外科手术的实际需求，对机械臂系统进行了整体分析，提出了设计辅助机械臂各模块的整体方案及设计要点。 对机械臂的机械结构进行了设计。设计了满足腕部关节高灵活性与小体积需求的球关节，提出了球关节制动结构；设计了满足高温消毒处理的纯机械式器械切换机构；完成了机械臂各个关节的机械制动结构设计。利用ANSYS软件对关键零件进行了有限元分析，结果显示机械臂各方面性能良好，满足了设计及使用要求。 针对械臂被动操作模式，通过对各种重力平衡方式的分析计算，采用拉簧与凸轮以及拉环滑轮结构设计出了适合本课题的重力自平衡系统。 设计了机械臂的控制系统，包括硬件电路的设计及控制程序的设计。制作出了机械臂的实验样机，测试了机械臂的制动性能以及在不同位置的重力平衡效果。实验结果验证了所设计的手术辅助机械臂系统的可行性。

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