《三维导航自动定位机械设计-说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三维导航自动定位机械设计-说明书（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、三维导航自动定位机械设计1目录摘 要 ABSTRACT 1.绪 论 11.1 课题选择的意义 -21.2 课题选择的必要性 -32.三 维 导 航 自 动 定 位 机 械 的 方 案 设 计 52.1 总体方案的确定 -52.2 几种机构方案的比较及最终方案的确定 -52.3 各分机构方案的设计分析 -72.4 驱动系统性能分析与方案设计 -112.5 控制系统的方案设计 -143.传 动 系 统 设 计 173.1 滚珠丝杠副概述 -173.2 设计条件 -203.3 滚珠丝杠副的设计分析 -203.4 滚珠丝杠副的预压方式选择 -223.5 丝杠轴的确定 -233.6 丝杠螺母的选择 -2
2、53.7 回转扭矩的确定 -273.8 导向精度的确定 -283.9 定位精度的确定 -284.导 轨 的 设 计 294.1 导轨的的基本概述 -29三维导航自动定位机械设计24.2 导轨形式的确定 -294.3 作用于滚动直线导轨副的载荷分析 -314.4 滚动直线导轨副的精度选用 -315.结 论 33致 谢 34参 考 文 献 35附 录 外 文 复 印 件 （ 原 件 ） 45摘 要此学士论文是在参考近几年来医疗导航仪器的重大成果的基础上，结合国外最新导航仪器设计的，对三维自动导航机械进行了系统的分析，提出了整体结构、执行部件的设计方案。设计结合三维自动导航的位置和精度的各方面的要求
3、以及导航系统在临床实践中出现的问题，参考近几年来导航技术研究和发展的状况，在充分发挥机电一体化的特点优势互补，对三维自动导航机械的整体机械结构、传动系统和驱动装置进行了分析和设计，提出了一套整体结构设计方案和传动方案。采用了五坐标的框架式机械结构形式，这种方式既有对环境状态的快速反应和分析判断能力，又可以进行长时间持续工作，精确度高、噪音小、低菌、灵活性高等的能力。并分别对相联五坐标运动进行了设计；驱动方式采用了步进电机带动软轴进行远程驱动的方式；传动方式采用了滚珠丝杠和圆柱导轨等传动方式。综上所述，完成了三维自动导航机械的设计，基本上实现医学导航装置的无噪音、无菌、传动平稳、精度高、控制灵活
4、及可以代替人手进行头部手术治疗等性能，可以应用于多种临床实践中，实用性较强。根据我国医学导航系统的发展现状可以投入生产。三维导航自动定位机械设计3关键词：机电一体化、滚珠丝杠、步进电机、软轴、导轨三维导航自动定位机械设计4ABSTRACTThis thesis is in the degree of medical reference in recent years，the major achievements of navigation equipment on the basis of latest foreign designing the navigation equipment, a
5、utomatic 3-D navigation on a system of mechanical analysis, the overall structure, the implementation of parts of the design.The three-dimensional design with automatic navigation and the location accuracy of the various demands and navigation systems in clinical practice the problems in recent year
6、s reference navigation technology research and development of the situation, while giving full play to the characteristics of mechanical and electrical integration of complementary advantages, 3-D mechanical automatic navigation of the overall mechanical structure, drive system and drive for the ana
7、lysis and design, a set design and overall structure of transmission programme. Using a 5-axis within the framework of mechanical structure, in this way both the state of the environment of rapid reaction and analysis of judgement, but also continued to work long hours, high precision, noise, low-ba
8、cteria, the ability of flexibility Higher . And five were linked to coordinate the movement of the design-driven approach by the stepper motor driven Ruanzhou remote-driven approach， transmission method used and the ball screw cylindrical rails, and other transmission methods.To sum up, completed a
9、three-dimensional automatic navigation mechanical design, basically achieving the medical navigation device without noise, sterile, transmission smooth, high precision, control and flexibility can replace the manpower to carry out surgery for head and other properties,can be used more kind of clinic
10、al practice, practical,strong. According to Chinas medical development of the navigation system can be put into production.Key words: mechanical and electrical integration, ball screwthe stepper motor, Ruanzhou, rails三维导航自动定位机械设计51.绪论随着医学理论的不断发展与进步，外科手术朝着越来越精细、复杂的方向发展。传统医学知识由于技术上存在的种种不足，而难以满足手术需求。近几
11、十年来，高速发展的医学成像技术、图像处理技术以及机器人技术等已逐渐应用于医学领域，并形成了一个新的研究及临床应用热点：医用机器人及计算机辅助手术。而导航系统是其中不可或缺的组成部分，在 20 世纪 80 年代末首先三维导航自动定位机械设计6应用于神经外科手术，随后逐渐推广用于其他手术领域，包括整形外科、骨科、以及耳鼻喉科等。它延伸了外科医生有限的视觉范围，突破了传统外科手术的界限，更新了外科手术和外科手术器械的概念 1。机器人技术在外科领域的开发与应用将从根本上改变 21 世纪外科手术的面貌，导致医疗领域新的技术变革。与人类相比，机器人具有定位准确、状态稳定、灵巧性强、工作范围大、不怕辐射和感
12、染等优点。医用机器人不仅可以协助医生完成手术部位的精确定位，而且可以实现手术最小损伤，提高疾病诊断、手术治疗的精度与质量，提高手术安全，缩短治疗时间，降低医疗成本 2。基于上述特点，许多发达国家纷纷设立专项计划，研究和开发微创机器人，并将研究成果迅速转化为产品，形成新的产业，其发展速度远远超过一般工业，估计在今后五年里还会以 2030的速度增长。迄今为止，医用机器人还没有明确、统一的分类标准。在已有的分类中，有的按医学学科分类、有的按医药、医学图像、人工组织、手术器械分类，有的按保健、诊断、治疗、康复、服务分类。目前已有天坛医院、天津医科大学、口腔医院、海军医院、上海人民医院、山东医学院等引进
13、了国外的医用机器人系统，并进行了临床应用。国内科研院也正积极开展医用机器人的研究和开发工作。随着医学的发展和我国医疗体制的改革的进行，传统的医疗观念也发生着变化，在治疗、检测和康复方面，医用机器人的应用广度和深度将进一步得到加强，在手术质量、精确定位、手术安全等性能指标上有所提高，同时拓宽医用机器人的应用领域，探索新的医疗外科和治疗方法 1。另外，医疗机器人和遥控操作以及网络技术的结合，也将成为遥医学的发展奠定重要的基础。手术导航系统（作为医疗机器人中的一种）问世的 10 多年来，其发展速度惊人，目前已成功实现与功能性影像（如 FMR 等）的融合以便术中确定脑部各功能区避免损伤并且正向心脏外科乃至人体任意部位导航方向发展，其中美敦力公司与 GE 公司联手研制的新一代手术导航系统中核磁共振 MRI 导航系统已投入临床测试阶段，该系统能够彻底解决现有的红外线光学手术导航系统术中影像漂移的问题 1。展望未来，手术导航系统将向机器人导航、与虚拟现实技术方向发展，机器人导航使得手术导航系统不再只是一种辅助工具而是能够独立完成外科手术。三维导航自动定位机械设计71.1课题选择的意义目前使用的导航系统普遍具有如下工作原理：医生手持经过改进
