运用中空超声电机的血管介入手术机器人系统

作者：郑炬炬; 孙志峻^*; 闫鹤; 杨建林; 郭语; 钱丰

来源：振动.测试与诊断, 2021, 41(05): 976-1038.

DOI：10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2021.05.021

• 血管介入手术
• 主从控制机器人
• 中空超声电机
• 导丝
• 导管

传统的血管介入手术需要医生在X射线下协同操控导丝、导管进行,不可避免的遭受X射线的辐射,而目前的血管介入机器人系统不能在一套装置上操控导丝和导管,限制了其使用范围。为了能在同一装置上操控导丝和导管,研制了基于中空超声电机的新型血管介入手术主从控制机器人系统,实现了在同一套装置中协同操控导丝、导管。根据中空超声电机的中空结构以及低速大扭矩的特点,设计出一种可协同操控导丝和导管的关键机构——中空旋转机构,并根据医生操控导丝和导管的习惯,设计出线性驱动机构。精选了比例-积分-微分控制器(proportion-integral-derivative,简称PID)控制算法并对该系统进行了主从跟随累计误差、滞后时间、最小操控分辨等实验。实验结果显示,系统作旋转运动和直线运动的主从跟随累计误差分别小于0.2°,0.4 mm,最小操控分辨率分别小于0.2°,0.4 mm,滞后时间小于300 ms,满足了临床基本要求。

• 单位
  机械结构力学及控制国家重点实验室; 南京航空航天大学; 金陵科技学院; 机电工程学院