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作者：贾晓丽;马帅;张景龙;刘璐;杨庆宇;柯燎亮;
单位：中国石油大学(北京)机械与储运工程学院;天津大学机械工程学院;
摘要：自然腔道手术因其创伤小、恢复快、感染风险低等优点正逐步成为现代外科手术的重要发展方向。由于人体自然腔道环境蜿蜒狭窄，目前手术器械无法兼顾操作时所需刚性和进出人体过程中所需柔顺性。基于热响应材料相变机理，设计了一款可将手术器械约束在三角区域内工作的、能提供形状反馈的变刚度手术器械。根据医学需求和自然腔道器械的约束给出了自然腔道手术器械的总体方案，基于改进D-H法和“单弯曲段恒曲率假设”建立了手术器械运动学模型，对其进行正运动学分析，基于柔性应变传感器设计了形状反馈方案。通过实验验证了变刚度手术器械在刚性状态下具有良好的末端承载能力，且在柔性状态下具有良好的柔顺性，最大变刚度比可达72.9,拥有相对较短的刚柔转化时间，并可以通过柔性应变传感器顺利检测出手术器械的弯曲情况。
关键词：自然腔道手术器械;;变刚度;;运动学分析;;形状反馈
基金资助：国家自然科学基金资助项目(12372145);; 北京市昌平区科技副总专项(202302004010);; 深地油气顶部驱动钻井装置关键零部件(TC240HAJ8-173)
