编辑推荐
（1）本书作者在医疗机器人领域深耕多年，书中体系化地介绍了多种医疗机器人研究和应用的主要难题以及解决办法。
（2）详细介绍了血管介入手术机器人、消化道胶囊机器人、上肢康复机器人的整体设计、控制系统、特性评价等，从临床需求、系统结构、控制策略、性能评价和验证多个方面完成对三种机器人系统的研究。
（3）简要介绍了腹腔镜手术机器人、骨科手术机器人、神经外科手术机器人、专科机器人的研究现状和相关技术。
（4）书中图表、数据翔实，在理论介绍的基础上，更注重实际临床实验的效果，对我国未来医疗机器人系统的设计与实施具有重要参考意义。
内容简介
本书以临床需求为导向，主要介绍多种医疗机器人的研究现状、关键技术、典型应用和发展前景，具体包括医疗机器人的定义和分类、基本原理和关键技术、工程研究和临床应用等。书中介绍的典型医疗机器人包括血管介入手术机器人、胶囊机器人、上肢康复机器人、腹腔镜手术机器人、骨科手术机器人、神经外科手术机器人等。本书可作为生物医学工程专业、医疗和机器人等相关专业的研究生教材，也可为从事医疗机器人研究的专业技术人员、临床医学领域的医生提供一定的理论与工程实践参考。
目录
第1章 医疗机器人概述 001
1.1 医疗机器人的发展机遇 001
1.2 医疗机器人的历史变革 002
1.3 医疗机器人的分类 003
1.4 医疗机器人未来发展趋势 006
第2章 血管介入手术机器人 007
2.1 概述 007
2.2 国内外研究现状 008
2.2.1 国外研究现状 008
2.2.2 国内研究现状 016
2.2.3 国内外发展趋势 019
2.3 血管介入手术机器人需求分析 020
2.3.1 血管介入手术流程 021
2.3.2 血管介入手术医生操作流程 021
2.3.3 机器人应用需求 023
2.4 机器人系统设计 024
2.4.1 系统功能分析 024
2.4.2 系统构成 025
2.5 机器人系统结构 026
2.5.1 结构总览 026
2.5.2 主端控制装置 027
2.5.3 从端操作装置 031
2.6 机器人控制策略 036
2.6.1 系统辨识 036
2.6.2 基于模糊PID的机器人系统控制方法 036
2.7 控制方法特性评价 042
2.7.1 控制精度评价 042
2.7.2 操作功能评价 044
2.8 介入手术机器人主端控制器 046
2.8.1 非接触式主端控制器设计 046
2.8.2 双滑块式主端控制器设计 050
2.8.3 主端控制器优化反馈策略 053
2.8.4 主端控制器优化操作评价 056
2.9 本章小结 060
第3章 胶囊机器人 061
3.1 概述 061
3.2 胶囊机器人国内外研究现状 063
3.2.1 胶囊内窥镜研究现状 063
3.2.2 螺旋推进微型胶囊机器人研究现状 066
3.2.3 模块化胶囊机器人国内外研究现状 069
3.3 模块化微型胶囊机器人系统设计 070
3.3.1 模块化微型胶囊机器人系统概念及总体设计方案 071
3.3.2 驱动平台设计及仿真 073
3.3.3 微型胶囊机器人旋转运动机理研究 079
3.3.4 模块化微型胶囊机器人结构设计及加工 079
3.4 模块化微型胶囊机器人模态分析及动力学模型建立 082
3.4.1 模块化微型胶囊机器人模态及静力学分析 083
3.4.2 模块化微型胶囊机器人流体环境分析 086
3.4.3 模块化微型胶囊机器人动力学模型建立 087
3.5 模块化微型胶囊机器人系统临界频率模型及控制策略研究 093
3.5.1 临界频率模型建立 093
3.5.2 模块化微型胶囊机器人系统控制策略 095
3.6 模块化微型胶囊机器人系统特性评价 099
3.6.1 模块化微型胶囊机器人运动平台搭建及机器人结构参数 100
3.6.2 模块化微型胶囊机器人系统运动特性评价 102
3.7 本章小结 107
第4章 上肢康复机器人 108
4.1 概述 108
4.2 康复训练研究背景 109
4.3 上肢康复机器人研究背景 110
4.3.1 末端执行器型上肢康复机器人 111
4.3.2 外骨骼上肢康复机器人 111
4.4 肌电信号 112
4.5 康复效果定量评价 113
4.5.1 基于肌力的内部评价 113
4.5.2 基于肢体动作的外部评价 113
4.6 外骨骼上肢康复机器人系统设计 114
4.6.1 人体上肢解剖学分析 114
4.6.2 外骨骼上肢康复机器人整体设计 115
4.6.3 肘部关节双边康复训练 117
4.6.4 实验所需设备 117
4.6.5 运动控制解决方案 119
4.6.6 实验验证 125
4.7 基于肌电信号的肘部运动识别与控制 128
4.7.1 肌电信号采集 129
4.7.2 肌电信号处理算法 130
4.7.3 实验验证 133
4.8 基于Kinect的视觉传感及自动打分评价 136
4.8.1 Fugl-Meyer评价准则 137
4.8.2 Kinect开发系统 138
4.8.3 实验验证 139
4.9 本章小结 142
第5章 腹腔镜手术机器人 144
5.1 概述 144
5.2 腹腔镜手术机器人国内外研究现状 145
5.2.1 国外研究现状 145
5.2.2 国内研究现状 150
5.3 腹腔镜手术机器人技术分析 152
5.4 本章小结 152
第6章 骨科手术机器人 153
6.1 概述 153
6.2 脊柱外科手术机器人国内外研究现状 154
6.3 关节外科手术机器人国内外研究现状 156
6.4 创伤骨科手术机器人国内外研究现状 158
6.5 本章小结 159
第7章 神经外科手术机器人 160
7.1 概述 160
7.2 神经外科手术机器人国内外研究现状 161
7.2.1 国外研究现状 161
7.2.2 国内研究现状 164
7.3 本章小结 166
第8章 其他手术机器人 167
8.1 概述 167
8.2 种植牙手术机器人 167
8.3 眼科手术机器人 169
8.4 人工耳蜗植入手术机器人 170
8.5 本章小结 171
参考文献 172
前言
医疗机器人是一种应用机器人技术在医疗领域进行诊断、治疗、康复和监测等工作的设备。医疗机器人可以通过精确的运动控制、高清晰度图像显示和先进的感知技术，为医护人员提供精确的手术、准确的诊断和高质量的护理服务。随着科技的不断进步和人口老龄化趋势的加剧，医疗机器人将在未来得到广泛的应用。医疗机器人处于机器人和医疗健康两大风口交汇处，而对于医疗机器人技术介绍的图书并不多，且涉及具体医疗机器人实例的图书更是屈指可数。医疗机器人技术的发展需要多方面技术的支持和整合，完全了解和掌握相关技术细节也并不容易。因此，需要一本从技术出发的专业图书，让相关专业学生、研究者、从业者甚至普通大众对医疗机器人有一个全面的概念，帮助他们加深对医疗机器人行业的理解。
本书以临床需求为导向，介绍多种医疗机器人的研究现状、关键技术、典型应用和发展前景，包括：医疗机器人的定义和分类、医疗机器人的基本原理和关键技术、医疗机器人的工程研究和临床应用等。本书主要介绍的典型医疗机器人包括: 血管介入手术机器人、胶囊机器人、上肢康复机器人、腹腔镜手术机器人、骨科手术机器人、神经外科手术机器人等。
本书作者团队开展医疗机器人研究20多年，结合实施动物实验、临床试验的经验，体系化地研究了血管介入手术机器人、胶囊机器人、上肢康复机器人在辅助医生进行疾病诊断、治疗和康复过程中的主要难题以及解决方法。本书中第2～4章详细介绍了这三种机器人的整体设计、控制系统、特性评价等，从临床需求、系统结构、控制策略、性能评价和验证多个方面完成对这三种机器人系统的研究。第5～8章还对腹腔镜手术机器人、骨科手术机器人、神经外科手术机器人等的研究现状和相关技术进行介绍。本书可为我国未来手术、康复、监测等机器人系统的设计与实施提供重要参考，具有较高的学术价值和应用价值。
本书的出版离不开各位同行学者和课题组老师们的支持，在这里表示由衷的感谢与敬意！本书还得到了北京理工大学“十四五”规划教材基金的资助，在此一并表示感谢！
限于作者水平，书中难免有疏漏不足之处，恳请各位读者批评指正！
作者
2023年3月
