發(fā)布時間：2020-06-29 23:09

【摘要】：隨著醫(yī)療技術的發(fā)展,靜脈采血化驗已經成為診斷、治療過程中必不可少的步驟,而目前臨床上只能依靠熟練的醫(yī)護人員手動采血完成,因此在體力和精神壓力上均帶來極大挑戰(zhàn)。這些醫(yī)護人員雖經過專門的培訓,失敗率依舊很高,亟需一種能夠替代或協(xié)助醫(yī)護人員完成自動、半自動采血的機器人系統(tǒng)。隨著計算機視覺、傳感和機器人技術的進步,開發(fā)自動靜脈采血機器人系統(tǒng)的技術條件逐漸成熟。在巨大市場前景吸引和技術進步的推動下,靜脈采血機器人的研究吸引了各國學者的廣泛關注。本文針對靜脈采血機器人系統(tǒng)的研制開展了深入研究,主要包括以下內容:首先在充分調研市場需求和人工采血工藝流程的基礎上,完成了靜脈采血機器人的總體方案設計�；谀K化設計理念,完成機器人系統(tǒng)功能模塊劃分,明確了個模塊的技術設計指標。然后完成了靜脈采血機器人系統(tǒng)的本體結構、硬件控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的優(yōu)化設計,采用改進的串聯(lián)雙平行四連桿機械臂和解耦式挑針設計完成機器人本體結構的優(yōu)化設計,實現(xiàn)了各自由度的解耦控制,降低了控制難度,提升了開發(fā)效率;采用PC上位機-多軸運動控制器-伺服驅動器的架構完成了機器人控制系統(tǒng)的設計,具有人機界面友好、控制精度高、可迭代性好的特點;基于雙目近紅外相機完成靜脈血管識別定位系統(tǒng)設計、基于薄膜壓力傳感器完成穿刺力實時檢測系統(tǒng)設計,為自動實現(xiàn)靜脈穿刺控制提供了硬件支撐。接著完成了靜脈采血機器人軟件系統(tǒng)的設計。人機交互模塊采用基于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單軸驅動,軸系驅動,機械臂驅動的控制程序;感知模塊中采用基于SGBM的三維成像算法對靜脈進行三維重構,并通過穿刺過程中的力變化判斷血管壁是否穿透。最后在原理樣機上進行了實驗分析。著重分析了穿刺過程中的穿刺力變化,為實現(xiàn)更為準確的自動挑針提供實驗數據,在此基礎上完成了半自動的靜脈穿刺實驗,驗證原理樣機的功能性,分析性能特點并對下一代產品的設計提供參考。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學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，然后通過近紅外增強相機獲取近紅外圖像。由于相機對近紅外波段的光有可見光波段敏感，所以采集到的近紅外圖像對比度低且不夠清晰。為了便于人員識別靜脈，有必要通過圖像處理算法來改善圖像清晰度，其處理方法主要圖像濾波、增強等。這種設備使用安全，無創(chuàng)且成像效果優(yōu)于靜脈顯影儀設備實時性較低。因此，要想得到廣泛應用，還需要提高算法的效率。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學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近紅外增強相機獲取近紅外圖像。由于相機對近紅外波段敏感，所以采集到的近紅外圖像對比度低且不夠清晰。靜脈，有必要通過圖像處理算法來改善圖像清晰度，其處理、增強等。這種設備使用安全，無創(chuàng)且成像效果優(yōu)于靜脈顯低。因此，要想得到廣泛應用，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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