输尿管软镜介入手术属于微创外科手术中的一种类型,但是传统的软镜介入手术在操作过程中存在一定的局限性。首先,手术过程中医生需要手持输尿管软镜长时间站立状态下操作,容易造成疲劳,疲劳后手术精度下降。其次,手术过程中如果遇到肾结石的位置隐秘时,医生需要借助X射线,从而导致医生遭受X射线的辐射。目前,随着微创外科手术机器人的发展,越来越多的科研工作者投入到该领域中。基于传统软镜介入手术的不足,本文设计了一款经输尿管肾内介入手术机器人。主要研究内容如下:本文首先介绍输尿管肾结石手术的全过程,通过手术过程分析需求。设计了具有四自由度的经输尿管肾内介入手术机器人的从端机械结构。能够满足手术过程中医生操作输尿管软镜的升降、水平、旋转和弯曲运动。在手术操作之前,医生能够通过升降装置控制输尿管软镜的垂直运动,实现输尿管软镜与病人高度平齐,保证软镜水平插入病人天然腔道。手术过程中,机器人从端的机械结构能够带动输尿管软镜运动,实现软镜插入膀胱、输尿管、肾盂内部的水平运动。同时实现软镜在输尿管或者肾盂内部的旋转运动以及在肾盂内部找寻肾结石时的末端弯曲运动,解决医生长时间手持输尿管软镜站立操作产生的疲劳问题。更进一步,为了让医生能够避免X射线的辐射,设计了经输尿管肾内介入手术机器人的主从控制策略。通过力觉交互设备、微型控制器、电机、信号转换模块以及通信模块,医生可以远程操作从端机械结构。最后,设计了便捷使用的人机交互界面。通过主端电脑界面的按钮,能够实现对从端机器人的单自由度运动控制以及比例位置控制,单自由度运动控制能够避免在特殊场合下,不同自由度运动的干扰问题,比例位置控制能够满足手术时需要精细和快速操作的需求。