--毕业设计题目肝肿瘤消融机器人控制系统设计1前言1.1课题研究的背景及意义从20世纪90年代以来，机器人在医疗领域的应用已经发生了天翻地覆的变化。随着机器人技术的发展，机器人将在医疗领域为人类做出重大的贡献。肝肿瘤消融机器人是机器人研究的一个热点，它是随着超声引导技术在治疗肿瘤方面的应用而在国内外迅速兴起的。随着它的发展，这种技术正成为一种非手术治疗肿瘤的有效手段。该技术往往通过与先进的影像技术相结合，在准确的对肿瘤部位进行定位的前提下，应用加热的方法直接作用于肿瘤组织，通过这种方法来达到使肿瘤细胞坏死的目的。为了对肿瘤进行准确的定位，现在，人们正在借鉴其他导航系统并结合三维空间定位技术，准备对肿瘤位置进行更为精确的定位。这样在能够构建三维空间坐标的基础上，应用肝肿瘤消融机器人实现精确定位和辅助操作。肝肿瘤消融机器人治疗肿瘤具有很多的优点。它可以通过图像监控来实的确定计划选定的目标肿瘤，可以对肿瘤进行更为准确的定位，机器人可以在医生的控制下，自由的运动，运动精度高，治疗的整个过程可以控制。整个的治疗过程无创伤、不出血、不需麻醉、真正实现从体外治疗肿瘤的目的。这在很大程度上减轻了患者的痛苦机器人灵巧的结构和装置的精度，可实现精确的定位和保持稳定的手术图像，从而能进行精确地外科手术。先进的机器人控制技术和友好的人机接口技术可以提高外科手术医生手术的精度和灵巧性，避免人手的震颤。机器人可连续工作，不会疲劳，不仅工作可靠，而且可减少劳动力成本[1]。机器人装置的紧凑性和兼容性占用较少的手术台空间，可适用于多种的外科手术。可提供一个适合人类工程学的操作环境，使外科医生的疲劳程度降低到最小，从而提高手术的安全度。该机器人的研制成功可以有效对肝肿瘤患者的治疗发挥重大作用。因此从经济意义和社会效益方面来讲，这一项研究意义十分重大）1.2肝肿瘤消融机器人国内外研究现状肝肿瘤机器人作为一种高端的医疗机器人，随着它在治疗领域的发展进步，它越来越受到世界各国机器人研究机构的重视。国内的机器人技术处于发展阶段，我国也加大了对机器人的研发力度，因此，医疗机器人的的发展正处与一个黄金时期。在国内，北京航空航天大学机器人研究所与清华大学，解放军海军总医院合作，在国内率先开展了远程脑外科机器人辅助手术系统的研究，先后研制成功了应用于临床的机器人辅助脑外科立体定向手术系统CRAS-BH1,CRAS-BH2,CRAS-BH3和黎元BH-600。该系统主要由影响获取传输，虚拟手术规划，智能机器臂，病人头部固定装置等部分组成，可以完成确定手术靶点，重建三维病灶轮廓，引导定位器械，定向手术系统等多个复杂步骤，治疗脑部纵深病变无需开颅[2]。这一手术突破了传统脑外科手术的定式，病人头上不必再戴厚重的金属框架以辅助定位，病人造成的创伤面比传统的手术小的多，定位也比传统手术精确。北京理工大学等一些高校已经对此投入了巨大的财力物力，并且取得了一定的成果，也获得了众多具有自主知识产权的专利。。进入七八十年代，德国、以色列等国家也相继开始机器人的研究工作。至今他们这些国家的机器人技术已经比较成熟了。上世纪90年代，国际先进机器人计划召开过多届医疗外科机器人研讨会。欧共体技术专家Maurice在IEEESPECTRNM期刊中表示，欧共体正在制定一项新的计划，其中将机器人辅助外科手术及模拟医疗技术仿真作为重点研究发展计划之一。日本也制定国家计划开展高科技医疗器械研究发展[3]。1.3肝肿瘤机器人的发展趋势通过对国内外肝肿瘤消融机器人和一些辅助治疗机器人的现状的分析，可以看出肝肿瘤医疗机器人今后的发展有以下几个方面的趋势：结构上，趋向微小型，占地面积越来越少。安全方面越来越高，采用大规模的功能更加强大集成电路，有可能通过减少自由度来提高系统的稳定性。在功能上，趋向于智能多元化。采用速度运算更快的控制器，机器人的操作越来越简单，更加利于医生的操作。高精度化。定位精度越来越高，与三维定位结合，这对于肝肿瘤的消除具有重大的意义。成本越来越低，应用越来越普遍，现在由于处于起步阶段，肝肿瘤消融机器人的应用较少，相信在不久的将来，肝肿瘤机器人可以在广大的医院普及，而不是仅应用在大医院里。1.4本文研究的内容和要解决的问题基于对国内外医疗机器人研究现状的分析，本文主要设计肝肿瘤消融机器人的控制系统以及一些外围电路的扩展设计。（1）肝肿瘤消融机器人的主控机设计和选择。（2）肝肿瘤消融机器人控制方案设计。（2）肝肿瘤消融机器人控制驱动器的设计及选型。（3）肝肿瘤消融机器人控制驱动器外围硬件电路设计。（4）肝肿瘤消融机器人机械壁的部分设计。（5）肝肿瘤消融机器人驱动电机选择。2肝肿瘤消融机器人总体设计2.1肝肿瘤消融机器人总体构成为