本文關(guān)鍵詞：機(jī)器人磨削個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)方法和實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：人體股骨髓腔具有絕對(duì)差異性�，F(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品種類(lèi)有限,與患者的股骨髓腔不能完全匹配,而且無(wú)法滿(mǎn)足特殊病人的需求。根據(jù)病人髖關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)傳遞特點(diǎn),設(shè)計(jì)制造出與患者股骨髓腔相適應(yīng)的個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié),不僅能夠滿(mǎn)足不同患者的需求,而且能夠提高人工髖關(guān)節(jié)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,延長(zhǎng)人工髖關(guān)節(jié)的有效使用壽命。由于個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)的外形復(fù)雜,增加了加工工藝的復(fù)雜性,導(dǎo)致定制周期長(zhǎng)、加工成本高。因此,國(guó)內(nèi)個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)主要用于特殊病例,難以在普通病例中推廣。 本論文基于機(jī)器人磨削系統(tǒng),利用CAD/CAM/Robotic一體化技術(shù),研究了一種速度快、效率高、成本低的個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)制造方法。首先,在Mimics軟件中利用股骨CT圖像數(shù)據(jù)重建股骨三維模型,并通過(guò)布爾運(yùn)算獲取股骨髓腔模型用于個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)柄的設(shè)計(jì)。然后,在Pro/E軟件中完成個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)柄和近髖臼端的設(shè)計(jì),并通過(guò)拼接、優(yōu)化獲得完整的個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)。其次,通過(guò)利用ABB工業(yè)機(jī)器人離線(xiàn)編程軟件RobotStudio,規(guī)劃加工軌跡,進(jìn)行加工仿真,運(yùn)用機(jī)器人磨削系統(tǒng)加工出個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)。最后,通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)與制造方法的可行性,為進(jìn)一步優(yōu)化個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)和完善加工方法建立理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),為個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)應(yīng)力傳遞研究建立精確模型。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)器人磨削 個(gè)性化 人工髖關(guān)節(jié)
【學(xué)位授予單位】：廈門(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP242;R318.17
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 人工髖關(guān)節(jié)的發(fā)展史14-17
• 1.2.1 髖關(guān)節(jié)假體的演變及設(shè)計(jì)14-16
• 1.2.2 人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)存在的問(wèn)題16-17
• 1.3 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本論文研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 標(biāo)本股骨三維實(shí)體模型的建立21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 醫(yī)學(xué)影像種類(lèi)21-22
• 2.3 CT圖像數(shù)據(jù)的處理22-24
• 2.4 基于CT數(shù)據(jù)重建標(biāo)本股骨三維實(shí)體模型24-29
• 2.4.1 標(biāo)本股骨CT圖像的獲取24
• 2.4.2 標(biāo)本股骨CT圖像的處理24-28
• 2.4.3 標(biāo)本股骨三維實(shí)體模型的建立28-29
• 2.5 標(biāo)本股骨有限元模型的建立29-31
• 2.6 小結(jié)31-32
• 第3章 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)32-45
• 3.1 引言32
• 3.2 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)理論32-35
• 3.2.1 人體髖關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)33
• 3.2.2 人體髖關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特征33-34
• 3.2.3 人工髖關(guān)節(jié)的力學(xué)傳遞特性34-35
• 3.3 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)35-41
• 3.3.1 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)柄設(shè)計(jì)36-40
• 3.3.2 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)近髖臼端設(shè)計(jì)40-41
• 3.4 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)41-44
• 3.4.1 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)模型與標(biāo)本股骨模型的匹配42
• 3.4.2 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)模型的優(yōu)化處理42-44
• 3.5 小結(jié)44-45
• 第4章 CAD/CAM/Robotic一體化磨削技術(shù)45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 砂帶磨削技術(shù)45-48
• 4.2.1 常見(jiàn)砂帶磨削機(jī)的基本組成45-47
• 4.2.2 砂帶磨粒切削機(jī)理47-48
• 4.3 CAD/CAM/Robotic一體化技術(shù)48-55
• 4.3.1 工業(yè)機(jī)器人的離線(xiàn)編程48-50
• 4.3.2 基于力控的標(biāo)定技術(shù)50-54
• 4.3.3 砂帶自動(dòng)調(diào)偏技術(shù)54-55
• 4.4 小結(jié)55-56
• 第5章 CAD/CAM/Robotic一體化技術(shù)磨削個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)56-66
• 5.1 引言56-57
• 5.2 機(jī)器人磨削人工髖關(guān)節(jié)與其他加工方法的比較57-60
• 5.2.1 快速成型技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)57-58
• 5.2.2 機(jī)器人磨削人工髖關(guān)節(jié)與機(jī)器人磨削髓腔的比較58-60
• 5.3 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)的磨削加工60-63
• 5.3.1 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)的加工流程61
• 5.3.2 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)的加工軌跡規(guī)劃與仿真61-63
• 5.4 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)磨削加工過(guò)程與問(wèn)題分析63-65
• 5.5 小結(jié)65-66
• 第6章 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)與標(biāo)本股骨的匹配實(shí)驗(yàn)66-82
• 6.1 引言66
• 6.2 人工髖關(guān)節(jié)外形尺寸數(shù)據(jù)分析66-73
• 6.2.1 人工髖關(guān)節(jié)截面測(cè)量67-68
• 6.2.2 人工髖關(guān)節(jié)的截面數(shù)據(jù)分析68-73
• 6.3 豬關(guān)節(jié)假體與豬腿骨髓腔的匹配實(shí)驗(yàn)73-79
• 6.3.1 豬腿骨關(guān)節(jié)柄與豬腿骨髓腔匹配的X射線(xiàn)圖像74-75
• 6.3.2 豬腿骨關(guān)節(jié)柄與豬腿骨髓腔的匹配度計(jì)算75-79
• 6.4 個(gè)性化人工髖關(guān)節(jié)與標(biāo)本股骨的匹配實(shí)驗(yàn)79-81
• 6.5 小結(jié)81-82
• 第7章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 本文工作總結(jié)82-83
• 7.2 工作展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 致謝90-91
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：899352