随着科学技术水平的不断进步及发展，现代手术医疗机器人的作用越来越凸显，以其在手术过程中手术出血量少、失误率低、准确性高以及康复时间短等优点得到了广泛的使用。
本文简述了现代手术医疗机器人的发展历程，较为系统的说明了其结构组成及特点，并以应用于微创外科手术中的机器人为例，对此类机器人的机械结构进行分析，提出并设计了一种能够实现9自由度的机械执行机构，为手术机械人的结构设计提供了一定的理论参考。

　　[关键词]手术机器人，微创外科，机械结构设计
　　中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0356-01
　　引言
　　现广东深圳专业医疗产品器械工业产品设计管窥中日产品设计文化代手术医疗机器人的应用与发展是二十世纪医学科学发展的伟大成就之一。
它因出血量少、失误率低、准确性高以及康复时间短等优点而深受广大医患人员所推崇，迅速在医学中各专业领域得以推广应用，尤其是在外科手术中，更是实现了前所未有的突破。
随着国内外现代手术医疗器广东深圳专业医疗仪器设备工业产品设计老年人家庭医疗产品交互界面的可用性设计研究械及技术的迅猛发展，使得对外科手术的更安全、更可靠的要求得以实现[1]。
目前，依靠于机械、智能控制、远程协控和计算机等多学科而兴起的机器人技术，正在不断的应用在外科手术中，并凭借着其智能程度高、信息测量准、安全可靠性高等特点，逐渐占据主体地位，并掀起外科手术领域一场新的革命浪潮。
同时，作为医疗机器人的热点研究领域，现代手术机器人技术的实现，依赖于医学、生物力学、材料学等各个学科的技术支撑，尤其是机械工程学的硬件实现和计算机科学的软件完成。
因此，先进机器人技术若想在高难临床手术、远程手术、微创手术实现等大量新型手术方法中实现，其机械结构的设计亦是至关重要的[2]。

　　1 现代手术医疗机器人的发展现状
　　1980年9月，世界第一例应用腹腔镜技术顺利切除阑尾的手术由德国妇产科专家Turner和Semm成功完成；1988年，通过对腹腔镜技术的深入研究，医师Chouard和Dulucq不断完善了这一技术，使得更多的患者能够通过这一技术克服这一疾病，并引起了世界的巨大轰动。

广东深圳专业医用产品仪器工业产品设计纤维・研发　　随着科学技术的不断发展，1990年，国外科学家Kwoh等人使用世界上最早的手术机器人来进行神经外科手术，此机器人名为“美洲狮560”，这也是最早被应用于神经外科手术的机器人。
仅在3年后，随着科研工作者的不断研究，广东深圳专业医用产品仪器工业产品设计中小型医疗器械企业风险的现状研究“美洲狮560”不断被改善，并被应用尿道前列腺切除等手术上，并逐渐的演化为一种专门行经尿道前列腺切除术的设备PROBOT。
同期，为了满足更多手术的使用需要髓关节置换手术的机器人“ROBODOC”诞生，并成为第一个被美国FDA认证的手术医疗设备。

　　主从式机器人系统是在现代手术医疗机器人不断研究的过程中逐渐显现出来的，并最早应用于美国军方的远程手术系统中。
随后，1994年，世界的第一台协助微创手术设备诞生，其可实现内窥镜自动定位功能，这也是美国Computer Motion公司研发的第一代产品，虽然在手术的过程中，其只是“扶镜”的电子机械手，但其代表着机器人技术已能够介入外科手术，具有深远的意义。
1999年，随着“达芬奇”和“宙斯”机器人手术系统的诞生并投入使用，标志着真正“手术机器人”已能够完成现代的手术要求，在美国FDA的认证后，“达芬奇”现己成为世界上首套可以正式在医院手术室腹腔手术中使用的机器人手术系统。
目前，此类主从式机广东深圳专业医疗设备研发工业产品设计剖析医疗建筑中智能化的设计原则、理念及应用器人系统已经成为了国内外普遍使用的设备。

　　2 现代手术医疗机器人的结构组成及特点
　　现代手术机器人系统主要由PLC智能控制台、传输网络系统和机械执行系统三部分组成。
PLC智能控制台是现代手术机器人系统的核心部分，其是由智能控制系统、多视角手术操作监控装置、操作机器人控制设备、输入设备以及输出设备等组成。
机械执行系统是由多组操作臂组成，分别控制着腹腔镜探测设备、以及操作臂的执行端，从而来完成手术。
在通常情况下，进行手术的医生需要对手术机器人的控制设备来进行设定，以保证输出设备即机械执行系统动作的幅度、张开的角度以及活动范围等。
在智能控制系统及操作机器人控制设备设定完成后，医生可在PLC智能控制台处通过多视角手术操作监控装置观察病人体腔内三维图像，从而操作输入装置来控制机械执行系统的操纵以保证手术的进行。
为了保证手术过程中的精确性和稳定性，控制系统将会对手术医生的输入指令进行精确分析，并按一定的比例缩小后实时传递给机械执行机构。
同时，为了能够保证手术的顺利进行，现代手术机器人还具有视觉引导、语音控制以及触觉反馈等尖端技术。

　　3 现代手术医疗机器人的结构分析与设计
　　根据前面介绍，目前国内外普遍使用的机器人为主从式手术机器人系统，其是现代手术机器人的主要代表，对于此类手术机器人的机械结构部分，国内外专家学者均在不断的研究分析，以保证其正常使用。
此类机器人系统中，若要保证手术安全，机械人的执行机构就必须具有一定的操作灵活性和定位的精准性，与此同时，为了能够实现在各种复杂手术情况下，医生能够感受到手术过程中的各类情况以保证及时判断操作，手术机器人的机械执行机构还必须具有实时提供精确的反馈力的功能。
因此，手术机器人的执行机构就应当有结构轻巧，重量较轻，体积在合理的范围内，操作灵活性高，工作空间大等优点。
并要满足以下机械结构设计原则：
　　（1）手术机器人的执行机构具有足够大的运动空间已完成各类动作，为此要保证其自由度大于6；
　　（2）具有力反馈发生系统；
　　（3）机械执行机构简易轻便、易于操作。

　　因此，在以上的基础上，本文提出并设计了具有九个自由度的手术机器人的机械执行机构，其运动简图如图1所示：
　　在本文设计的结构中，9个自由度分别代表着人体上肢、末端位置、手术剪切及夹紧等动作，完全能够满足现代手术机器人的手术要求。

　　4 结论与展望
　　随着科学技术水平的发展，现代手术医疗机器人将越来越多的使用到手术过程中。
本文简述了现代手术医疗机器人的发展历程，较为系统的说明了其结构组成及特点，并以应用于微创外科手术中广东深圳专业医用设备产品工业产品设计面临国际竞争的中国工业设计业的机器人为例，对此类机器人的机械结构进行分析，提出并设计了一种能够实现9自由度的机械执行机构，此种机械机构可以实现手术过程中的各类动作，为手术机械人的结构设计提供了一定的理论参考。

　　参考文献：
　　[1] Chouard C H，Dubois F.Surgical procedures vn proven ents thanks to navig广东深圳专业医用器材工业产品设计九安医疗:领航家用医疗健康电子产业ators and robots.BullA cad NatlMed， 2002， 186（6）：1091-1102.
　　[2] 许东.主从微创手术机器人控制设计[D].上海交通大学，2013.