9、低成本腿部外骨骼与机器人辅助超声引导区域麻醉技术解析

低成本腿部外骨骼与机器人辅助超声引导区域麻醉技术解析

1 低成本腿部外骨骼机制设计

1.1 外骨骼机制概述

提出了一种基于闭链连杆的欠驱动腿部外骨骼机制。该机制具有 3 个自由度，但仅使用 1 个执行器。它能够模拟人体的髋关节、膝关节和踝关节，以及大腿、小腿和足部的正常生理结构尺寸。并且，每个关节的旋转范围可以通过关节限位设计来进行限制。

1.2 模拟行走及结果

对行走进行了模拟，以表征该解决方案的性能。模拟结果表明，所提出的欠驱动腿部外骨骼机制能够根据设计结果获得可行的类人行走周期步态。

1.3 技术优势

这种设计的优势在于成本低且易于操作，在康复治疗、助力设备等领域具有潜在的应用价值。通过较少的执行器实现多个自由度的运动模拟，降低了制造成本和系统复杂性，同时也提高了设备的实用性和可维护性。

2 机器人辅助超声引导区域麻醉（UGRA）

2.1 UGRA 背景与挑战

区域麻醉（RA）是一种常见的手术麻醉方法，传统的盲针引导技术存在阻滞失败、神经损伤和局部麻醉药毒性等风险。超声引导区域麻醉（UGRA）作为一种相对低成本、无辐射且实时的技术，在手术室中得到了广泛应用。然而，UGRA 对麻醉师的技能要求较高，因为超声图像分辨率低，且需要经验来控制、跟踪和估计针头与神经的位置。

2.2 机器人辅助的必要性

机器人已经在医疗领域得到应用，并展现出巨大的优势。机器人辅助 UGRA 可以为麻醉师提供更好的针头方向和轨迹控制，避免神经损伤。由于机器人末端执行器（即针头）必须通过小的插入点，其运动受到限制，需要满足远