本文關(guān)鍵詞：虛擬手術(shù)力反饋人機(jī)交互控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for the Degree of Master RESEARCH ON INTERACTIVE FORCE FEEDBACK CONTROL SYSTEM FOR VIRTUAL SURGERY University: Shanghai Jiao Tong University Department: Department of Instrument Science & Engineering Major: Measuring and Testing Technology & Instruments Name: Wang Lijuan Advisor: Prof. Cai Ping Class: B0703592 Student ID: 10座機(jī)電話號碼 Department of Instrument Science and Engineering Shanghai Jiao Tong University January, 2010 虛擬手術(shù)力反饋人機(jī)交互控制系統(tǒng)研究 摘 要 虛擬手術(shù)系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要應(yīng)用。虛擬手 術(shù)對手術(shù)規(guī)劃和醫(yī)生培訓(xùn)具有重要作用。但目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和應(yīng)用 大都集中在視覺和聽覺反饋方面，在力覺交互的實(shí)現(xiàn)方面同實(shí)際需求還 有很大差距。在應(yīng)用中往往存在電機(jī)抖動，算法冗余，控制精度不夠，， 真實(shí)感欠佳等諸多問題，有待進(jìn)一步研究和解決。 本課題以模仿內(nèi)窺鏡下心臟外科手術(shù)為切入點(diǎn)，對虛擬手術(shù)力反饋 交互系統(tǒng)的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行深入研究；建立了系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)， 包括操作者、力反饋裝置和不同屬性虛擬環(huán)境的基本模型，通過實(shí)際測 量和計(jì)算獲得實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)，并針對分析系統(tǒng)性能的不同研究對象建立 系統(tǒng)模型；分析系統(tǒng)基本性能，如穩(wěn)定性、快速性及平穩(wěn)性等，并詳細(xì) 討論不同虛擬環(huán)境、力反饋裝置參數(shù)以及不同操作者行為方式對系統(tǒng)各 項(xiàng)性能的影響，提出優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及提高系統(tǒng)性能的基本方法；分析 了力反饋控制的基本方法，采用基于 PI 參數(shù)自整定與阻抗控制相結(jié)合的 控制策略對系統(tǒng)進(jìn)行力反饋控制；結(jié)合WTK 軟件平臺，在Virtual Studio 開發(fā)環(huán)境下，進(jìn)行力反饋裝置控制、手術(shù)虛擬環(huán)境、人機(jī)交互界面等功 能的軟件設(shè)計(jì)。仿真與實(shí)

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