外科手术机器人缝合打结研究
外科手术机器人缝合打结研究
外科手术机器人系统充分利用医生的经验以及机器人定位精确、运行稳定、操作精度高等特性,可以使外科医生以舒适的操作环境完成精细的手术动作,极大地拓展了医生的技能,提高手术质量与安全性,缩短治疗时间,降低医疗成本。缝合打结是外科手术机器人不可缺少的功能。由于缝合线本身的非线性变形特征,在运用机器人进行缝合打结时,缝合线的形状难以控制,大大延长了手术时间。研究机器人缝合打结规律对于提高机器人精度和效率,加快机器人的临床应用进程具有重要意义。根据外科手术机器人设计
原则
组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则
和临床手术工作空间要求,设计出用于显微血管手术的主从式机器人系统-“妙手”系统。从手采用RCM(Remote Center-of-motion)的结构。姿态机构采用三轴交汇于一点的结构形式,位置机构采用丝传动实现双四连杆机构形式。从结构上实现了姿态与位置的解耦,同时可实现手术工具在末端点固定不动的情况下进行大范围的姿态调整。以运动灵活度作为技术指标对从手机构进行了尺度综合,得出位置机构的杆件长度及工作姿态:当位置机构三杆等长,且1杆和3杆互相垂直时,机构运动灵活度指标取最大值。根据主手和从手的运动学方程,运用蒙特卡罗法分别得出主手、从手的独立工作空间及协同工作空间。以协同工作空间最大为优化目标,得出了最优的布置方式,同时得出主手与从手之间的比例系数为6:1。根据机器人缝合打结时缝合线受力分析,建立缝合线长度计算模型,根据该模型可确定机器人进行缝合打结时合适的缝合线长度,并提出“线圈规则度”指标来
评价
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线圈是否适宜进行打结。运用纽结理论,分析机器人进行“缠绕打结”法打结时缝合线不稳定的原因,提出了一种新的机器人打结方法-“扭转打结”法。并以“妙手”系统为试验设备,对缝合线“扭转打结”法进行了试验研究。通过试验数据分析得出“扭转打结”时的变形规律。采用虚拟现实技术实现虚拟力补偿,可弥补主从式遥操作机器人由于缺乏力反馈而造成的手术时间长、精度低、意外器官损伤等缺陷。 中文摘要3-4英文摘要4-9第一章 绪论9-26
1.1 医疗机器人概述9
1.2 外科手术机器人发展状况9-16
1.
2.1 美国外科手术机器人发展状况10-12
1.
2.2 日本外科手术机器人发展状况12-13
1.
2.3 国内外科手术机器人发展状况13-15
1.
2.4 外科手术机器人发展状况分析及问题提出15-16
1.3 外科手术机器人缝合打结相关研究16-21
1.
3.1 缝合线仿真研究16-18
1.
3.2 缝合打结力研究18-19
1.
3.3 缝合打结装置研究19-21
1.4 虚拟现实技术在外科手术上的应用21-23
1.5 本文的研究内容23-26第二章 机器人运动学26-38
2.1 引言26
2.2 多刚体系统运动学26-29
2.
2.1 刚体的姿态和位置28
2.
2.2 刚体的速度和角速度28-29
2.
2.3 刚体的加速度和角加速度29
2.3 机器人系统运动学29-34
2.
3.1 机器人位姿矩阵29-32
2.
3.2 运动学正解及逆解32-33
2.
3.3 雅克比矩阵33-34
2.4 机构优化34-37
2.5 本章小结37-38第三章“妙手”系统结构设计与尺度综合
38-66
3.1 引言38
3.2 外科手术机器人设计的一般原则38-41
3.3 手术空间测量41-44
3.
3.1 显微血管手术动作分析41-42
3.
3.2 投影法确定手术工作空间42-43
3.
3.3 手动缝合打结与机器人缝合打结对比分析43-44
3.4 “妙手”系统总体结构44-47
3.
4.1 Phantom 主手介绍45-46
3.
4.2 从手设计思想46-47
3.5 机构设计47-48
3.6 “妙手”机构运动学分析48-53
3.
6.1 双四连杆机构运动学48-50
3.
6.2 位置机构运动学50-52
3.
6.3 从手手臂机构运动学52-53
3.7 机构优化设计53-63
3.
7.1 基于运动灵活度指标的优化53-63
3.
7.2 位置机构逆运动学63
3.8 “妙手”缝合打结分析63-64
3.9 本章小结64-66第四章 “妙手”系统工作空间分析66-76
4.1 引言66
4.2 “蒙特卡罗方法”基本概念66-68
4.3 主手工作空间分析68-73
4.
3.1 单个主手工作空间分析68-71
4.
3.2 双主手协同工作空间分析71-72
4.
3.3 主手布置方法优化72-73
4.4 从手工作空间分析73
4.5 主、从手工作空间对应关系分析73-74
4.6 试验验证与分析74-75
4.7 本章小结75-76第五章 机器人辅助缝合打结研究76-106
5.1 引言76
5.2 外科手术缝合打结分析76-79
5.
2.1 缝合打结基本原则和特性76-78
5.
2.2 机器人缝合打结存在的问题78-79
5.3 缝合线打结数学分析79-84
5.
3.1 带形模型介绍80-81
5.
3.2 “缠绕打结”法分析81-82
5.
3.3 “扭转打结”法分析82-84
5.4 确定合理的缝合线长度84-91
5.
4.1 缝合线模型84-87
5.
4.2 线圈规则度87-88
5.
4.3 缝合线长度计算88-91
5.5 “扭转打结”试验研究91-104
5.
5.1 “扭转打结”试验设计91-93
5.
5.2 “扭转打结”试验数据分析93-101
5.
5.3 “扭转打结”试验理论分析101-102
5.
5.4 “扭转打结”验证试验102-104
5.
5.5 结论104
5.6 本章小结104-106第六章 缝合打结力虚拟补偿分析106-114
6.1 引言106
6.2 虚拟现实技术实现临场感操作106-107
6.3 “妙手”虚拟力补偿系统107-108
6.4 血管缝合虚拟环境108-111
6.
4.1 血管仿真109
6.
4.2 缝合线仿真109-110
6.
4.3 缝合打结受力分析110-111
6.5 动物试验111-113
6.6 本章小结113-114第七章 全文
总结
初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf
114-116
7.1 结论114-115
7.2 工作展望115-116
参考文献
116-126发
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
论文
政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载
和科研情况说明126-127致谢127
浙公网安备 33021202002483