本文關(guān)鍵詞：正頜手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：近年來,機器人技術(shù)與外科醫(yī)學(xué)的聯(lián)系越來越緊密,機器人在外科手術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)了其在靈活性、穩(wěn)定性及準確性等方面的巨大優(yōu)勢,其不僅能減緩醫(yī)生操作疲勞,還能夠幫助醫(yī)生提高手術(shù)精度。手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)的出現(xiàn)可以提高手術(shù)的質(zhì)量和安全性,降低醫(yī)療成本,為高難度手術(shù)的普及提供可能。本文參考骨科手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu),以正頜手術(shù)中的上頜骨截骨前移術(shù)為任務(wù),設(shè)計能夠輔助醫(yī)生完成上頜骨重定位的正頜手術(shù)輔助機器人系統(tǒng),實現(xiàn)數(shù)字化術(shù)前設(shè)計的量化實施。論文主要的研究內(nèi)容如下：(1)本文以正頜手術(shù)中的上頜骨截骨前移術(shù)為具體任務(wù),分析了其手術(shù)方式和手術(shù)需求。參考成熟骨科手術(shù)輔助機器人產(chǎn)品的系統(tǒng)架構(gòu),提出了正頜手術(shù)輔助機器人技術(shù)路線。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和手術(shù)機器人介入方式將整個手術(shù)流程分為術(shù)前設(shè)計,手術(shù)數(shù)據(jù)匹配和手術(shù)動作執(zhí)行三個階段,有效提高了正頜手術(shù)中上頜骨重定位精度；(2)本文分析了機器人和導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理和工作方式,建立了六自由度機器人和雙目視覺系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,探討了六自由度機器人D-H模型的建立方法及其正逆運動學(xué)解算,然后詳細分析了雙目立體視覺的模型參數(shù)、標定方法和測量原理；(3)本文研究了正頜手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)工作時容易產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié),對于不可避免又對手術(shù)精度產(chǎn)生較大影響的手術(shù)環(huán)節(jié)進行了分析設(shè)計,提高了坐標系轉(zhuǎn)換和手術(shù)器械標定的精度。根據(jù)正頜手術(shù)機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作流程設(shè)計了系統(tǒng)軟件,并對軟件功能和實現(xiàn)方法進行了分析;(4)本文分別通過實驗驗證了機器人定位精度、雙目視覺系統(tǒng)測量精度、坐標系轉(zhuǎn)換精度和整體手術(shù)精度,驗證了系統(tǒng)的可行性。根據(jù)實驗結(jié)果分析了各環(huán)節(jié)誤差對最終手術(shù)效果的影響以及最終誤差產(chǎn)生的原因,總結(jié)了后續(xù)的工作重點。
【關(guān)鍵詞】：正頜手術(shù) 手術(shù)機器人 坐標系轉(zhuǎn)換 手術(shù)器械標定
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 引言12
• 1.2 課題研究背景與意義12-14
• 1.3 手術(shù)機器人發(fā)展及研究現(xiàn)狀14-21
• 1.3.1 通用手術(shù)輔助機器人15-17
• 1.3.2 骨科手術(shù)輔助機器人17-19
• 1.3.3 顱頜面手術(shù)輔助機器人19-21
• 1.4 本文主要工作21
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)21-23
• 第2章 正頜手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)技術(shù)路線分析23-33
• 2.1 正頜手術(shù)分析23-26
• 2.1.1 正頜手術(shù)流程分析24-25
• 2.1.2 正頜手術(shù)需求分析25-26
• 2.2 正頜手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析26-32
• 2.2.1 正頜手術(shù)術(shù)前設(shè)計28-29
• 2.2.2 正頜手術(shù)術(shù)中導(dǎo)航29-30
• 2.2.3 機器人系統(tǒng)及其末端工具分析30-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第3章 正頜手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)模型建立33-44
• 3.1 六自由度機器人33-37
• 3.1.1 機器人D-H模型33-35
• 3.1.2 機器人正運動學(xué)分析35
• 3.1.3 機器人逆運動學(xué)分析35-37
• 3.2 目立體視覺37-43
• 3.2.1 攝像機內(nèi)外參數(shù)38-40
• 3.2.2 雙目立體視覺參數(shù)標定40-41
• 3.2.3 目立體視覺測量原理41-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第4章 正頜手術(shù)輔助機器人系統(tǒng)搭建44-57
• 4.1 系統(tǒng)坐標系配準44-49
• 4.1.1 十三參數(shù)坐標系轉(zhuǎn)換模型45-48
• 4.1.2 七參數(shù)坐標系轉(zhuǎn)換模型48-49
• 4.2 機器人末端工具標定49-52
• 4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計52-56
• 4.3.1 準備階段52-53
• 4.3.2 執(zhí)行階段53-55
• 4.3.3 術(shù)中監(jiān)控55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第5章 實驗驗證及分析57-66
• 5.1 機器人定位精度及導(dǎo)航測量精度實驗57-59
• 5.2 坐標系轉(zhuǎn)換精度實驗59-62
• 5.3 系統(tǒng)定位精度實驗62-64
• 5.4 實驗分析64-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文74
• 攻讀碩士期間參與的項目74-75
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表75

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