机械工程学报

作者：尚祖峰, 马家耀, 王树新

单位：1. 浙江理工大学机械工程学院 杭州 310018;2. 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室 天津 300350;3. 天津大学机械工程学院 天津 300350

关键词：微创手术,器械臂,刚柔并济,可变刚度,弯曲刚度；

基金：国家自然科学基金（51721003）和浙江理工大学科研启动基金（21022312-Y）资助项目。

微创手术以体表小切口或人体腔道为入路，造成的组织创伤更小，代表着外科手术的最前沿。对于位置深远的病灶，需采用细长柔性器械来适应复杂的体腔环境。具有变刚度特性的手术器械臂，可实现柔性器械的刚柔并济，是保障术中人机交互安全、兼顾操作精度和力输出的关键。聚焦于微创手术器械臂领域，对变刚度机理进行综述，将其分类为：阻塞法、热响应材料法、形状锁合法、力对抗法、梁特征重构法以及混合法。根据对器械臂的性能要求，首先讨论、比较了各变刚度机理在刚化能力、响应时间、空间占用等方面上的性能。然后，综述了潜在的器械臂变刚度设计方法并分析其前景与挑战。最后，总结展望了该研究领域，指出发掘新型变刚度材料及基于仿生理念开展结构/功能一体化设计是本领域寻求突破的重点。

来源：2022年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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