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(diǎn)治療的方法,具有對(duì)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(diǎn),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(duì)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(jī)器人出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)手術(shù)的缺點(diǎn),但現(xiàn)有前列腺粒子植入機(jī)器人控制系統(tǒng)操作復(fù)雜、專業(yè)性要求高、實(shí)用性差以及智能化低,而人機(jī)交互控制系統(tǒng)是機(jī)器人的核心,故本文設(shè)計(jì)出一款前列腺粒子植入機(jī)器人人機(jī)交互控制系統(tǒng)。首先,建立前列腺粒子植入機(jī)器人模型并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真驗(yàn)證。利用D-H法進(jìn)行機(jī)器人模型的建立與正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析;使用MATLAB中Robotics Toolbox進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)驗(yàn)證與運(yùn)動(dòng)軌跡仿真,通過仿真對(duì)運(yùn)動(dòng)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(jī)器人的主從異構(gòu)特點(diǎn),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(jī)器人系統(tǒng)的安全性和使用性能,設(shè)計(jì)出防碰撞方法、主操作手信號(hào)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(jí)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(jī)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(jī)器人系統(tǒng)之一[18-21]，其主要特點(diǎn)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(tái)，從顯示等部分。操作工作臺(tái)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(bào)警提示等。機(jī)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(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解已經(jīng)反饋信息處理等。其缺點(diǎn)包括體積龐大之間易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，術(shù)前調(diào)整復(fù)雜延長了術(shù)前準(zhǔn)備時(shí)間以及造維護(hù)費(fèi)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(jī)器人系統(tǒng)是 9 自由度手動(dòng)操作，其機(jī)器人系統(tǒng)包括帶有圖像采集卡 機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、超聲波機(jī)、機(jī)器人本體。PC 機(jī)的主要功能是操作器、從超聲機(jī)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(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)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(jī)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)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人實(shí)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)建與主從控制策略[D]. 曲效鋒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
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本文編號(hào)：3534411