【摘要】：隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展,靜脈采血化驗(yàn)已經(jīng)成為診斷、治療過(guò)程中必不可少的步驟,而目前臨床上只能依靠熟練的醫(yī)護(hù)人員手動(dòng)采血完成,因此在體力和精神壓力上均帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。這些醫(yī)護(hù)人員雖經(jīng)過(guò)專門的培訓(xùn),失敗率依舊很高,亟需一種能夠替代或協(xié)助醫(yī)護(hù)人員完成自動(dòng)、半自動(dòng)采血的機(jī)器人系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)、傳感和機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步,開(kāi)發(fā)自動(dòng)靜脈采血機(jī)器人系統(tǒng)的技術(shù)條件逐漸成熟。在巨大市場(chǎng)前景吸引和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下,靜脈采血機(jī)器人的研究吸引了各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文針對(duì)靜脈采血機(jī)器人系統(tǒng)的研制開(kāi)展了深入研究,主要包括以下內(nèi)容:首先在充分調(diào)研市場(chǎng)需求和人工采血工藝流程的基礎(chǔ)上,完成了靜脈采血機(jī)器人的總體方案設(shè)計(jì)�；谀K化設(shè)計(jì)理念,完成機(jī)器人系統(tǒng)功能模塊劃分,明確了個(gè)模塊的技術(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)。然后完成了靜脈采血機(jī)器人系統(tǒng)的本體結(jié)構(gòu)、硬件控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),采用改進(jìn)的串聯(lián)雙平行四連桿機(jī)械臂和解耦式挑針設(shè)計(jì)完成機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了各自由度的解耦控制,降低了控制難度,提升了開(kāi)發(fā)效率;采用PC上位機(jī)-多軸運(yùn)動(dòng)控制器-伺服驅(qū)動(dòng)器的架構(gòu)完成了機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),具有人機(jī)界面友好、控制精度高、可迭代性好的特點(diǎn);基于雙目近紅外相機(jī)完成靜脈血管識(shí)別定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于薄膜壓力傳感器完成穿刺力實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),為自動(dòng)實(shí)現(xiàn)靜脈穿刺控制提供了硬件支撐。接著完成了靜脈采血機(jī)器人軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。人機(jī)交互模塊采用基于QT的圖形化用戶界面方便用戶操作;控制模塊中采用自下而上,逐層封裝的方式完成了電機(jī)單軸驅(qū)動(dòng),軸系驅(qū)動(dòng),機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)的控制程序;感知模塊中采用基于SGBM的三維成像算法對(duì)靜脈進(jìn)行三維重構(gòu),并通過(guò)穿刺過(guò)程中的力變化判斷血管壁是否穿透。最后在原理樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。著重分析了穿刺過(guò)程中的穿刺力變化,為實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的自動(dòng)挑針提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上完成了半自動(dòng)的靜脈穿刺實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證原理樣機(jī)的功能性,分析性能特點(diǎn)并對(duì)下一代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供參考。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文白以及水的吸吸光度差別較大[13]�；诖朔N特性，研究人員給皮膚表面投射外光，然后通過(guò)近紅外增強(qiáng)相機(jī)獲取近紅外圖像。由于相機(jī)對(duì)近紅外波段的光有可見(jiàn)光波段敏感，所以采集到的近紅外圖像對(duì)比度低且不夠清晰。為了便于人員識(shí)別靜脈，有必要通過(guò)圖像處理算法來(lái)改善圖像清晰度，其處理方法主要圖像濾波、增強(qiáng)等。這種設(shè)備使用安全，無(wú)創(chuàng)且成像效果優(yōu)于靜脈顯影儀設(shè)備實(shí)時(shí)性較低。因此，要想得到廣泛應(yīng)用，還需要提高算法的效率。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文的吸吸光度差別較大[13]�；诖朔N特性，研究人員給皮膚后通過(guò)近紅外增強(qiáng)相機(jī)獲取近紅外圖像。由于相機(jī)對(duì)近紅外波段敏感，所以采集到的近紅外圖像對(duì)比度低且不夠清晰。靜脈，有必要通過(guò)圖像處理算法來(lái)改善圖像清晰度，其處理、增強(qiáng)等。這種設(shè)備使用安全，無(wú)創(chuàng)且成像效果優(yōu)于靜脈顯低。因此，要想得到廣泛應(yīng)用，還需要提高算法的效率。圖 1-1 Veinlite 紅外靜脈顯影儀

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本文編號(hào)：2734479