柔性手术机器人牵引钢丝绳与弹簧管的关系分析

钱亚玮1，金晓怡1，奚鹰2，孔维彪3 (1.上海工程技术大学机械与汽车工程学院;2．同济大学机械与能源工程学院; 3.上海熠达光电科技有限公司)

摘要: 内窥镜进入被检体后无法通过传回的画面准确判断内窥镜整体形态，为更精准的控制弯曲部的蛇骨弯曲，需要分析插入导管及其内藏物的相互关系。分析内藏物中弹簧管与钢丝绳的部分，提出了插入导管中牵引钢丝绳和弹簧管在不受力时位置关系的理论模型，基于Ｒamberg-Osgood 模型推出了钢丝绳受拉后钢丝绳弹性变形量，结合实验数据利用最小二乘法拟合出了钢丝绳长度变化量与拉力、盘曲半径和盘曲角度之间的关系公式。经实验验证在钢丝绳不受力时误差在10% 以内，在钢丝绳受拉后理论公式与实验数据的误差在16%以下的数据点占总数据点的90%。

关键词: 柔性手术机器人; Ｒamberg-Osgood 模型; 内窥镜; 牵引钢丝绳; 盘曲半径; 盘曲角度