微創手術機械手臂之 動態模擬與分析

1. 微創手術機械手臂之動態模擬與分析 • 資料來源：國立中央大學圖書館碩博士論文系統http://thesis.lib.ncu.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/view_etd?URN=93323020 報告學生：陳政瑀 學號：99912103 指導老師：劉雲輝

2. 什麼是微創手術? 它又有什麼優點呢?

3. 摘要 微創手術已儼然漸漸成為目前許多重要手術的主流，但目前所面臨的其中一個問題為，當醫生藉由3D 影像來操控機械臂的時候，並沒有辨法像傳統手術一樣去感受其力道大小。 在此主要研究內容為，微創手術機椷臂在執行手術時的一些動態行為與探討其受力情形。

4. 動機及目的 微創手術雖可以減少許多風險與傷害，但與傳統手術相較起來，卻相對的缺少了觸覺的部分，醫生無法藉由手感來有效的控制力到大小。 本文將重於模擬內切手術在手術時的簡單動作及受力的分析，且預先設計之動態行為皆假設不受環境影響，文章最後針對夾取針頭做應力應變的分析。

5. 機械手臂動態模擬與分析 機械臂之模型假設與定義 1. 只討論機械臂在人體內的行為，不考慮因其他部位的桿件所造成的間接影響。 2. 由於關節馬達質量遠大於連桿質量，故假設質量皆集中於關節處。 3. 不考慮手術時，因外科手術醫生操作時的手部微震，即不考慮振動行為在夾針頭時所造成的影響。

6. 機械臂夾針頭模擬 機械臂進行夾針頭 機械臂夾住針頭後的轉動與擺動

7. 機械臂轉回位置後準備放開針頭 漸漸放開針頭

8. 馬達1轉動角度vs時間馬達2轉動角度vs時間 馬達3轉動角度vs時間馬達4轉動角度vs時間

9. 針頭在機械臂間傳遞 準備夾針頭 其一機械臂夾走了針頭 旋轉動作1 旋轉動作2 旋轉動作3 旋轉動作4

10. 將針頭移至另一個 旋轉動作5 旋轉動作6 機械臂的範圍內 將針頭放開，並由另 一個機械臂進行夾持 將針頭移開

11. 馬達1-1 轉動角度vs 時間馬達2-1轉動角度vs 時間 馬達3-1 轉動角度vs 時間馬達4-1 轉動角度vs 時間

12. 機械臂為動態 兩個機械臂準備進行夾針頭由其一機械臂夾走了針頭 夾離針頭的原點轉動180 度

13. 將針頭移置預傳遞位置 另一個機械臂慢慢靠近傳遞位置 由另一個機械進行夾持原機械臂遠離傳遞位置

14. 第一根機械臂的第一根機械臂的速度vs 時間關係圖加速度vs 時間關係圖 第二根機械臂的第二根機械臂的 速度vs 時間關係圖加速度vs 時間關係圖

15. 作用點為一點時

16. 受力點為三個方向的反作用力

17. 結論 • 論文的最後雖然有做了應力與應變的分析，但只針對夾針頭的受力情形去分析的，未來若能在手腕內側的部分加上感測器的話，在多做一些其他的動作摸擬，譬如說:縫線的動作，這樣在設計感測器的同時，才能較為完善、準確。