發(fā)布時間：2017-11-21 20:33

  本文關(guān)鍵詞：基于雙目磁錨定手術(shù)機器人無標定視覺伺服控制研究

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【摘要】：微創(chuàng)手術(shù)相較于傳統(tǒng)手術(shù)而言,具有創(chuàng)傷小、流血量少、術(shù)后恢復(fù)期短、并發(fā)癥概率低等優(yōu)點。單孔腹腔鏡手術(shù)(LESS)在微創(chuàng)手術(shù)當中僅需要一個切口即可將手術(shù)器械放入人體內(nèi)進行手術(shù),使手術(shù)獲得更好的微創(chuàng)效果。目前LESS已成功應(yīng)用到膽囊切除、闌尾切除等手術(shù)中,但該手術(shù)仍然存在醫(yī)生操作困難,缺乏三角關(guān)系和手術(shù)器械容易發(fā)生干涉等問題。因此,腔內(nèi)LESS機器人極大的減輕了醫(yī)生的操作難度,提高了手術(shù)的質(zhì)量,但目前該手術(shù)機器人在操作控制中多采用開環(huán)控制方式,主要依靠醫(yī)生的視覺反饋來進行判斷、操作,缺乏自主、精確的控制。為此,本文綜合運用單孔腹腔鏡技術(shù)、立體視覺技術(shù)、機器人技術(shù)及磁性錨定與導航技術(shù),開展基于雙目磁錨定手術(shù)機器人的無標定視覺伺服控制研究,以期提升腔內(nèi)LESS機器人的自動化程度和精度。根據(jù)手術(shù)機器人的應(yīng)用要求,對機器人的系統(tǒng)方案和雙目視覺單元進行了設(shè)計�？刂品桨覆捎没趫D像的視覺伺服控制方法,通過圖像信息自主控制腔內(nèi)手術(shù)機器人運動到目標組織區(qū)域;視覺單元采用雙目立體視覺,用以在手術(shù)過程中,實時獲得手術(shù)機器人準確位姿及目標點的精確位置。根據(jù)手術(shù)環(huán)境對物距和視野區(qū)域的要求,設(shè)計鏡頭的參數(shù),以滿足手術(shù)中景深的要求。采用深度誤差分析的方法設(shè)計基線距,從而滿足位置測量的精度要求。通過圖像空間中標記點的特征提取來求取手術(shù)機器人和目標的位姿,從而獲得控制信息。通過建立磁錨定手術(shù)機器人運動學模型和雙目攝像機模型,獲得標記點的三維坐標和手術(shù)機器人關(guān)節(jié)向量,實現(xiàn)手術(shù)環(huán)境下的視覺測量。根據(jù)腹腔手術(shù)環(huán)境和磁錨定手術(shù)機器人式分布式工作特點,本文提出磁錨定機器人的無標定視覺伺服控制方法,來獲得機器人與視覺單元存在相對運動的視覺伺服控制。通過更新律在線估計出關(guān)節(jié)空間與像素空間的速度級映射關(guān)系,進而獲得控制信息。通過算法參數(shù)分析,得到增益和更新率對控制結(jié)果的影響;并通過仿真結(jié)果驗證了控制算法的可行性。最后,搭建磁錨定手術(shù)機器人控制測試實驗臺,通過自然光照驗證磁錨定手術(shù)機器人視覺伺服控制算法的可行性;通過模擬腹腔內(nèi)環(huán)境組織實驗,從而在接近真實手術(shù)的環(huán)境下檢驗特征提取和控制算法的穩(wěn)定性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TP242;R61

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭躍華,周漢新;手術(shù)機器人的發(fā)展與現(xiàn)狀[J];中華外科雜志;2005年01期

2 洪在地;，

本文編號：1212220