题目：角膜移植机器人的设计与控制

近年来随着现代医学技术的发展，人体器官移植越来越受到人们的关注，角膜移植是其中之一，而且成功率居各种器官移植之首。角膜移植需要有很高的精度和稳定性，这两个因素医生在手术的时候一般情况下不能完全符合手术要求。而现代机器人技术的发展使得机器人的运动精度可以达到纳米级，并且机器人的稳定性是人所不能比拟的。因此由机器人代替医生进行手术成为可能。在国家863计划的资助下，我们对角膜移植显微手术机器人系统进行了开发研究。在充分研究了手术环境和手术流程的基础上，本文首先进行角膜移植机器人系统的功能分配和手术规划。根据植床和植片的制取过程，把角膜移植手术分解为机器人的标准动作序列。在此基础上，根据机构学理论，进行角膜移植显微手术机器人机构的型综合。针对角膜移植机器人作业任务复杂的特点，基于开放性、模块化的原则，本文开发了基于CAN总线的分布式控制系统。针对眼球和现有环钻的特性及板层切割对植片和植床的要求，设计了能够对环切深度进行高精度控制的末端环钻。在分析医生手工缝合动作和手术要求的基础上，设计了角膜移植手术自动缝合器。最后，通过在动物尸体及活体上进行的临床前期实验，初步论证了机器人能够达到安全性、稳定性和有效性的要求。角膜移植机器人拓展了机器人技术的应用领域，通过本文的研究，得出了一些对医疗机器人系统开发具有参考价值的设计方法和结论，为相关的技术研究奠定了基础。