本文關(guān)鍵詞：虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)力反饋交互裝置設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：由于內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)的先進(jìn)性,使得越來越多的病患者選擇該類手術(shù)作為醫(yī)療手段。隨著患者需求的日益上升,對掌握手術(shù)技能的醫(yī)護(hù)人員的需求也在增加�；谙リP(guān)節(jié)鏡手術(shù)的特點(diǎn),教育與培訓(xùn)專門的關(guān)節(jié)鏡手術(shù)人員往往需要很高的投入,存在很大的困難。 虛擬外科手術(shù)可以解決醫(yī)療培訓(xùn)上的難題。在虛擬醫(yī)療培訓(xùn)中,力覺交互技術(shù)有著重要的意義。通過力反饋技術(shù),醫(yī)生與虛擬手術(shù)場景進(jìn)行交互時(shí),可以感覺到力覺信息,使培訓(xùn)的真實(shí)性得到提高,更加準(zhǔn)確、可靠。 本課題是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用研究,針對膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù),設(shè)計(jì)出一款用于手術(shù)仿真操作的力反饋交互裝置。主要從以下方面進(jìn)行了分析和研究： (1)交互裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對實(shí)際膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)操作過程的分析研究,提出了力反饋交互裝置設(shè)計(jì)上的指標(biāo)和原則。設(shè)計(jì)出出力反饋交互裝置機(jī)械裝置,并根據(jù)需求改良其各項(xiàng)參數(shù),選取合適的器件,加工制造出交互裝置硬件實(shí)物。 (2)交互裝置性能分析。圍繞交互裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu),以機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)理論對其進(jìn)行了正解分析,建立交互裝置的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)模型進(jìn)行反饋力分解運(yùn)算。圍繞力反饋交互裝置的反饋力生成原理,研究了實(shí)現(xiàn)力反饋過程中的電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出原理以及堵轉(zhuǎn)引起的電機(jī)升溫問題,提出了相關(guān)使用安全措施。 (3)控制策略研究。對常用控制策略做出研究,選用了PI控制策略作為交互設(shè)備的電機(jī)控制策略,并進(jìn)行了電機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件開發(fā)。 (4)將交互裝置與虛擬手術(shù)軟件系統(tǒng)結(jié)合,搭建出虛擬手術(shù)平臺(tái)。 本文完成了基于虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的力反饋交互裝置的開發(fā)與研究,本文創(chuàng)新點(diǎn)在于開發(fā)出一種適用于膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)仿真的力反饋交互裝置,具有一定的專用性與實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：虛擬手術(shù) 力反饋 交互裝置 膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R318.6;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• CONTENTS9-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 選題背景與意義11-13
• 1.2 虛擬手術(shù)系統(tǒng)13-15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排20-22
• 第二章 力反饋交互裝置設(shè)計(jì)22-38
• 2.1 膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)及其特點(diǎn)22-25
• 2.1.1 膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)22-23
• 2.1.2 手術(shù)器械操作特點(diǎn)23-25
• 2.2 力反饋交互裝置設(shè)計(jì)方案及指標(biāo)25-29
• 2.2.1 交互裝置整體方案25-26
• 2.2.2 交互裝置性能指標(biāo)26
• 2.2.3 交互裝置驅(qū)動(dòng)器件選型26-29
• 2.3 力反饋交互裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)29-37
• 2.3.1 設(shè)計(jì)要求29-30
• 2.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 交互裝置性能分析38-49
• 3.1 交互設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析38-42
• 3.1.1 幾何空間的三維變換38-40
• 3.1.2 交互設(shè)備運(yùn)動(dòng)模型建立40-42
• 3.2 交互設(shè)備的力學(xué)模型42-44
• 3.3 反饋力驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能分析44-48
• 3.3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩分析44-46
• 3.3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)熱分析46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 力覺控制策略與力反饋原理49-57
• 4.1 基本控制原則49-50
• 4.2 交互裝置力反饋控制策略50-52
• 4.3 虛擬環(huán)境中力的表達(dá)52-53
• 4.3.1 基于動(dòng)作的力形式52-53
• 4.3.2 基于時(shí)間的力形式53
• 4.4 虛擬力覺模型53-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)仿真系統(tǒng)57-65
• 5.1 系統(tǒng)開發(fā)概述57-59
• 5.2 總體框架組成59-60
• 5.3 軟件實(shí)現(xiàn)60-62
• 5.3.1 SOFA概述60-61
• 5.3.2 多模態(tài)表示61-62
• 5.4 驅(qū)動(dòng)軟件開發(fā)62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 全文總結(jié)65-66
• 研究展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文72-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 付玉錦,原魁,杜清秀;基于手術(shù)刀的虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)仿真器[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2005年19期

2 孫志濤;陳中元;張耀軍;;繩牽引機(jī)構(gòu)在力覺人機(jī)交互中的應(yīng)用[J];機(jī)械技術(shù)史及機(jī)械設(shè)計(jì);2008年00期

3 李佳佳;齊元?jiǎng)?王曉華;張斌;;基于虛擬現(xiàn)實(shí)的力反饋設(shè)備的研究與應(yīng)用[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2011年07期

4 夏文棟;陳嘉錦;;一種基于USB的無線觸摸鼠標(biāo)板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年05期

5 譚珂,郭光友,王勇軍,吳鵬;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)手術(shù)仿真訓(xùn)練中的應(yīng)用[J];軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào);2002年01期

6 趙沁平;;虛擬現(xiàn)實(shí)綜述[J];中國科學(xué)（F輯:信息科學(xué)）;2009年01期

7 姜俊杰,張玉茹,王黨校;力反饋裝置控制及伺服頻率分析[J];微計(jì)算機(jī)信息;2005年12期

8 宋亞沖;賴蕓;楊揚(yáng);趙志球;謝叻;;五維力反饋虛擬手術(shù)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];中國組織工程研究與臨床康復(fù);2009年26期

9 謝叻;張艷;張?zhí)煊?李國杰;戴培東;肖波;顧瑾;王亞銘;;虛擬手術(shù)中的力學(xué)變形和力覺感知[J];醫(yī)用生物力學(xué);2006年03期

10 譚珂;潘新華;高原;;醫(yī)學(xué)虛擬仿真教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建[J];中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù);2012年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 韓雙景;何漢武;李晉芳;雷鈞;何宇磊;;交互式虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)中半月板修復(fù)術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[A];第十五屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 韓雙景;虛擬膝關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)中半月板手術(shù)訓(xùn)練的關(guān)鍵技術(shù)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

2 楊揚(yáng);基于虛擬手術(shù)的力反饋機(jī)制研究[D];上海交通大學(xué);2009年

3 何宇磊;虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)交互裝置設(shè)計(jì)及系統(tǒng)研發(fā)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

4 雷鈞;基于醫(yī)學(xué)圖像的膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶重建手術(shù)的仿真[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

5 馮媛;基于力反饋的虛擬膝關(guān)節(jié)手術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：1013659