隨著現(xiàn)代化生活水平的提高,前列腺癌的發(fā)病率逐漸增加。而前列腺粒子植入手術(shù)是采用靶點治療的方法,具有對人體傷害小、術(shù)后能快速復(fù)原且不易復(fù)發(fā)等優(yōu)點,被廣泛的應(yīng)用到前列腺癌的治療中。但傳統(tǒng)前列腺粒子植入手術(shù)對醫(yī)生醫(yī)術(shù)要求高、效率低、醫(yī)生易疲勞及易產(chǎn)生輻射性傷害。而前列腺粒子植入機器人出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)手術(shù)的缺點,但現(xiàn)有前列腺粒子植入機器人控制系統(tǒng)操作復(fù)雜、專業(yè)性要求高、實用性差以及智能化低,而人機交互控制系統(tǒng)是機器人的核心,故本文設(shè)計出一款前列腺粒子植入機器人人機交互控制系統(tǒng)。首先,建立前列腺粒子植入機器人模型并進(jìn)行運動學(xué)分析與仿真驗證。利用D-H法進(jìn)行機器人模型的建立與正運動學(xué)和逆運動學(xué)分析;使用MATLAB中Robotics Toolbox進(jìn)行機器人運動學(xué)驗證與運動軌跡仿真,通過仿真對運動過程中速度與加速度進(jìn)行分析。其次,根據(jù)前列腺粒子植入機器人的主從異構(gòu)特點,研究出了笛卡爾坐標(biāo)系下增量式主從映射策略:增量式位置映射、比例映射、主從映射調(diào)整、主從一致映射。為提高機器人系統(tǒng)的安全性和使用性能,設(shè)計出防碰撞方法、主操作手信號數(shù)字濾波算法和粒子植入外針力反饋方法。使用C++語言利用Visual S... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)粒子植入手術(shù)Fig.1-1Thetraditionalsurgeryofparticleimplantation

系統(tǒng)、da Vinci 系統(tǒng)和我國的 Micro Hand A 等機器人系統(tǒng)。雖然究起步較晚，但由于國家基金等大力支持，許多企業(yè)或高校也陸鄰域的研究并取得了階段性研究成果。 國外研究現(xiàn)狀與分析a Vinci 系統(tǒng)是由美國 Intuitive Surgical 公司研制出的世界上僅有市場的微創(chuàng)機器人系統(tǒng)之一[18-21]，其主要特點是操作環(huán)境人性化和能夠進(jìn)行高清立體圖像顯示[22]。該系統(tǒng)主要包括主操作臺，從顯示等部分。操作工作臺主要包括三維立體顯示系統(tǒng)、主操作手腳踏板等，如 1-2 圖所示；其中，控制面板主要用于參數(shù)輸入、作和報警提示等。機器人的工作狀態(tài)和自檢情況能夠通過彈出窗以及聲音等方式進(jìn)行提示[23]；該系統(tǒng)通過圖像坐標(biāo)系下的主從映成了一致性直覺控制，其中數(shù)據(jù)處理包括笛卡爾坐標(biāo)系下的坐標(biāo)正逆運動學(xué)方程求解已經(jīng)反饋信息處理等。其缺點包括體積龐大之間易產(chǎn)生運動干涉，術(shù)前調(diào)整復(fù)雜延長了術(shù)前準(zhǔn)備時間以及造維護(hù)費用高。

波南洋理工大學(xué)于 2004 年開發(fā)了一款前列腺介入系統(tǒng)，如 1-3 圖機器人系統(tǒng)是 9 自由度手動操作，其機器人系統(tǒng)包括帶有圖像采集卡 機、運動控制卡、超聲波機、機器人本體。PC 機的主要功能是操作器、從超聲機獲取圖像并處理、顯示可視化界面。醫(yī)生結(jié)合可視化的界面配合超聲波掃描，通過劃定前列腺的界限幫助計算機產(chǎn)生一個精腺三維模型并顯示到主界面上，醫(yī)生可以基于該模型進(jìn)行介入軌跡術(shù)。超聲波機主要功能是獲取超聲探頭探測的二維前列腺橫斷面圖像并像依次傳送到圖像采集卡中[27-28]。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3534411