基于新型双三角RCM机制的微吻合手术机器人的设计与性能研究

《IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics》：Design and Performance Investigation of the Microanastomosis Surgical Robot Based on the Novel Dual-Triangular RCM Mechanism

基于7自由度解耦配置的微血管吻合手术机器人系统通过线性定位与双三角RCM方向控制协同实现高精度操作，主从控制模式下运动精度达14-25μm，并完成针线穿引等微手术验证。

　　

摘要：

手动显微吻合术对外科医生来说面临重大挑战，因为存在生理性颤抖和操作灵活性方面的固有限制。该手术要求精确修复和重建直径较小的组织（0.3-3毫米），包括血管、神经和淋巴结构。本研究介绍了一种基于7自由度（DOF）位置-方向解耦配置的专用显微吻合机器人系统。该系统结合了一个3自由度的线性平台用于定位，以及一种新型的3自由度双三角远程运动中心（RCM）机制用于方向控制，并配备了一个1自由度的双指模拟末端执行器，以便快速更换和精确操作不同的显微手术器械。通过运动参数校准和使用线性平台进行RCM点偏差补偿，定位精度得到了提高。实验结果验证了该原型在X-Z平面和Y-Z平面上的性能，重复性分别为1216微米和1217微米，绝对定位精度分别为56115微米和83135微米。在主从控制模式下，运动精度范围为14-25微米，运动缩放比介于5倍到20倍之间。此外，还进行了针线穿引和雄蕊剥离实验，以验证该机器人在显微吻合手术中的可行性。