【摘要】：子宮切除手術(shù)作為微創(chuàng)手術(shù)的一種,改善了傳統(tǒng)手術(shù)創(chuàng)口大、疤痕明顯的問題,具有創(chuàng)傷小、傷口愈合快、術(shù)后恢復(fù)時間短等優(yōu)點(diǎn)。由于機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的快速發(fā)展,用機(jī)器人輔助醫(yī)生完成手術(shù)已成為一種趨勢。本論文以子宮切除手術(shù)為背景,借助KINOVA機(jī)械臂實現(xiàn)手術(shù)過程中的遠(yuǎn)心運(yùn)動(RCM),重點(diǎn)研究輔助機(jī)械臂在手術(shù)過程中最優(yōu)遠(yuǎn)心點(diǎn)的定位,并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實現(xiàn)了智能化的語音控制方式,醫(yī)生在手術(shù)中通過語音指令控制機(jī)械臂實現(xiàn)手術(shù)操作,提高了手術(shù)的效率。順利實現(xiàn)子宮切除手術(shù)中器具繞遠(yuǎn)心點(diǎn)的運(yùn)動是完成手術(shù)任務(wù)的基礎(chǔ)。本文利用KINOVA機(jī)械臂來開展手術(shù),該機(jī)械臂具備六個自由度,可以很好地編程實現(xiàn)遠(yuǎn)心運(yùn)動。手術(shù)過程的遠(yuǎn)心點(diǎn)對機(jī)械臂的靈活性和可操作性具有一定的影響,如何選擇最優(yōu)的遠(yuǎn)心點(diǎn)是手術(shù)的關(guān)鍵。本文建立了機(jī)械臂的參考坐標(biāo)系,得到D-H參數(shù),進(jìn)而求得機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)模型。進(jìn)一步分析了機(jī)械臂增廣正運(yùn)動學(xué),得出具有遠(yuǎn)心約束的增廣雅可比矩陣,并依此建立全局各向同性的優(yōu)化指標(biāo),在工作空間內(nèi)搜索最優(yōu)遠(yuǎn)心點(diǎn)。完成手術(shù)過程中醫(yī)生與機(jī)械臂的交互是手術(shù)成功進(jìn)行的關(guān)鍵。語音控制是一項便利的人機(jī)交互技術(shù),本文分析了傳統(tǒng)的語音識別方法,根據(jù)子宮切除手術(shù)的語音指令要求,設(shè)計了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的語音識別系統(tǒng)。語音識別之前需對語音信號進(jìn)行預(yù)處理,為了更好地抓取語音的特征,提取出了語音指令的Mel頻率倒譜系數(shù)(MFCC),由此繪制Mel譜圖作為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,以充分發(fā)揮卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。編寫了人機(jī)交互的控制界面,方便語音指令入庫、識別顯示和實驗仿真。在開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS下搭建了機(jī)械臂的仿真控制平臺,利用MoveIt!功能包對機(jī)械臂的遠(yuǎn)心運(yùn)動實現(xiàn)了仿真,并驗證了語音識別系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。通過實驗實現(xiàn)了語音對機(jī)械臂的實時控制,實驗結(jié)果表明系統(tǒng)能夠正確識別語音指令并能夠?qū)崟r地驅(qū)動機(jī)械臂完成相應(yīng)運(yùn)動。本文對機(jī)械臂開展微創(chuàng)手術(shù)的遠(yuǎn)心點(diǎn)定位和通過語音控制機(jī)械臂的探索和研究,對這一領(lǐng)域其他人的研究具有一定的參考意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R713.4;TP241

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉麗萍;;空間機(jī)械臂慣性空間軌跡自適應(yīng)控制[J];微型電腦應(yīng)用;2019年11期

2 馬影;陳麗;高其遠(yuǎn);鄧宇翔;;超冗余移動機(jī)械臂逆運(yùn)動學(xué)快速求解的兩種方法比較[J];智能計算機(jī)與應(yīng)用;2019年06期

3 林潤澤;王行健;馮毅萍;趙久強(qiáng);;基于數(shù)字孿生的智能裝配機(jī)械臂實驗系統(tǒng)[J];實驗室研究與探索;2019年12期

4 黃佳杰;袁朝龍;吳任東;焦瑋;都東;;索驅(qū)動堆內(nèi)檢測機(jī)械臂設(shè)計及控制分析[J];現(xiàn)代制造工程;2019年12期

5 梁競文;張繼忠;劉玉;;四自由度鍛造機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真[J];青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2020年01期

6 沈洪銳;李俊杰;;自主路徑規(guī)劃的同步機(jī)械臂的研究與實現(xiàn)[J];控制工程;2020年01期

7 張建風(fēng);姜晨慧;盧妍儒;;六自由度體感機(jī)械臂設(shè)計[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報;2018年26期

8 李曉楠;;機(jī)械臂的整體方案設(shè)[J];冶金與材料;2019年01期

9 蘇林;;復(fù)合剪叉式機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[J];中國金屬通報;2018年11期

10 ;突破——擁有自我意識的機(jī)械臂[J];傳感器世界;2019年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李正;楊帆;劉曉源;;機(jī)動衛(wèi)星機(jī)械臂任務(wù)可規(guī)劃平臺設(shè)計[A];2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇會議摘要集[C];2018年

2 董永飛;蔡志勤;邱小璐;;水下機(jī)械臂動力學(xué)分析與滑�？刂芠A];第十屆全國多體動力學(xué)與控制暨第五屆全國航天動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2017年

3 陳書通;王永濱;王磊;徐城方;;空間充氣式機(jī)械臂技術(shù)研究[A];第二屆可展開空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2016年

4 趙杰亮;閻紹澤;;熱輻射作用下的空間機(jī)械臂動力學(xué)特性分析[A];北京力學(xué)會第二十二屆學(xué)術(shù)年會會議論文集[C];2016年

5 趙寶山;楊勇;李躍華;吳霞;許波;;空間機(jī)械臂微重力模擬方法研究[A];2014年可展開空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2014年

6 梁捷;陳力;;漂浮基空間機(jī)械臂姿態(tài)與末端抓手協(xié)調(diào)運(yùn)動的模糊變結(jié)構(gòu)滑�？刂芠A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

7 黃登峰;陳力;;基于雙向映射神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的漂浮基空間機(jī)械臂逆運(yùn)動學(xué)控制[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

8 陳志勇;陳力;;漂浮基空間機(jī)械臂系統(tǒng)慣性期望軌跡跟蹤的改進(jìn)變結(jié)構(gòu)滑�？刂芠A];第八屆全國動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

9 梁捷;陳力;;具有未知載荷參數(shù)的漂浮基空間機(jī)械臂姿態(tài)、關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動的模糊自適應(yīng)控制[A];第八屆全國動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

10 張繼輝;;助力機(jī)械臂在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用[A];第九屆河南省汽車工程技術(shù)研討會論文集[C];2012年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 李超;曲道奎：機(jī)器人,一場關(guān)乎未來的革命[N];經(jīng)濟(jì)觀察報;2015年

2 記者 張夢然;“第三只手”機(jī)械臂可用眼神和口令指揮[N];科技日報;2019年

3 記者 劉海英;深度學(xué)習(xí)機(jī)械臂能模擬自己建模[N];科技日報;2019年

4 胡林 中國青年報·中青在線記者 雷宇;武漢兩名95后女大學(xué)生變成“機(jī)器人保育員”[N];中國青年報;2018年

5 本報記者 賀駿;獵豹移動發(fā)布五款機(jī)器人 機(jī)械臂調(diào)制咖啡或成“豹”款[N];證券日報;2018年

6 南方日報記者 黃敘浩 邵一弘 李卓 彭奕菲;看機(jī)械臂打鼓 品海絲文化佳肴[N];南方日報;2018年

7 本報記者 付朝歡;未來已來 請看那“聰明伶俐”的機(jī)械臂[N];中國改革報;2018年

8 見習(xí)記者 王閑樂 通訊員 邱志濤;控制機(jī)械臂 手術(shù)如繡花[N];解放日報;2017年

9 本報記者 唐婷;這個“左撇子”機(jī)器人會畫畫[N];科技日報;2017年

10 本報首席記者 張銳鑫 通訊員 宋明麗 竇芳超;探訪中航光電“機(jī)器人大工匠”[N];洛陽日報;2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 蔣素榮;繩驅(qū)動機(jī)械臂解耦方法與魯棒控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

2 魏之暄;面向可推擠障礙物的機(jī)械臂運(yùn)動規(guī)劃[D];上海交通大學(xué);2017年

3 李響;斜齒行星輪系非線性因素對機(jī)械臂與天線機(jī)構(gòu)動力學(xué)影響分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 夏齊;基于變焦距視覺的空間機(jī)械臂在軌位姿測量方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

5 徐凡;多種未知環(huán)境下機(jī)械臂協(xié)調(diào)夾持的軌跡跟蹤控制若干方法研究[D];浙江大學(xué);2017年

6 孫玉香;用于空間機(jī)械臂的力/力矩傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

7 鄒添;空間機(jī)械臂傳感系統(tǒng)及關(guān)節(jié)振動抑制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

8 喬冠宇;空間機(jī)械臂軌跡跟蹤、測試及柔性力控制研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2018年

9 師恒;六自由度機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2017年

10 王亞午;一類平面多連桿欠驅(qū)動機(jī)械臂的運(yùn)動控制[D];中國地質(zhì)大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李豪亮;水下機(jī)械臂運(yùn)動仿真研究[D];北京理工大學(xué);2017年

2 孫志成;可伸縮空間機(jī)械臂原理樣機(jī)設(shè)計[D];北京理工大學(xué);2017年

3 朱朝輝;冗余機(jī)械臂的容錯性能研究[D];北京理工大學(xué);2016年

4 黎銳;船用吊運(yùn)機(jī)械臂工況模擬與運(yùn)動補(bǔ)償控制研究[D];吉林大學(xué);2019年

5 賈新旭;五自由度機(jī)械臂的設(shè)計與實現(xiàn)[D];山東科技大學(xué);2018年

6 張騰飛;變結(jié)構(gòu)柔性機(jī)械臂動力學(xué)建模仿真與樣機(jī)優(yōu)化[D];江蘇科技大學(xué);2019年

7 李若塵;計算機(jī)輔助骨科手術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];江蘇科技大學(xué);2019年

8 韓云飛;基于Internet的護(hù)理機(jī)械臂控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];山東科技大學(xué);2018年

9 馮現(xiàn)同;紡紗機(jī)械臂控制與虛擬仿真研究[D];大連工業(yè)大學(xué);2018年

10 劉晟;基于BIM的標(biāo)準(zhǔn)砌體構(gòu)件機(jī)械臂拼裝任務(wù)指令接口研究[D];華中科技大學(xué);2019年

本文編號：2787843