杨铖浩，桑宏强，2，刘 芬，贠今天，陈 发

YANG Chenghao1,SANG Hongqiang1，2,LIU Fen1,YUN Jintian1,CHEN Fa1

1.天津工业大学 机械工程学院，天津 300387

2.天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387

1.School of Mechanical Engineering,Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China

2.Tianjin Key Laboratory ofAdvanced Mechatronic Equipment Technology,Tianjin 300387,China

1 引言

微创外科手术中，医生通过患者腹部的微小切口将细长的手术器械及内窥镜伸入病灶，借助监视器进行操作。较传统开放手术，其具有出血少，创口小，恢复快，病人痛苦轻等优点[1]。然而，它存在手眼协调性差，手术工具灵活度低，容易放大手部生理震颤，长时间操作导致医生疲劳等缺点。随着计算机与机器人技术的发展，机器人辅助微创外科手术开始受到国内外学者的广泛关注[2-3]。

1994年，美国Computer Motion公司研制的AESOP机器人是美国食品药品管理局（FDA）批准的第一台可用于手术室辅助手术的机器人[4]。1996年，该公司利用先前积累的关键技术，成功研制出了具备强大视觉功能的ZEUS机器人系统[5]。2001年，美国Intuitive Surgical公司研发了第一代Da Vinci外科手术机器人并通过了FDA认证，其被视为微创外科手术机器人研究的一个里程碑[6]。

国内方面，天津大学于2004年开发了主从遥操作显微外科手术机器人“妙手”系统[7]，并于2010年进一步研制了“妙手A”腹腔微创手术机器人系统[8]。2013年，哈尔滨工业大学成功研制出了腹腔镜外科手术机器人系统[9]。

图1 微创手术机器人系统结构示意图

图2 微创手术机器人主从控制结构图

目前，国内对于微创手术机器人系统研究，特别是在控制系统方面仍存在一些亟待解决的问题，例如：医生在手术操作中的生理震颤无法有效抑制，从操作臂在低速状态下由于其关节内部非线性摩擦表现出的“粘滑行为”等。……