用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的智能集成機(jī)械手的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著腹腔鏡手術(shù)的快速發(fā)展，在醫(yī)生的手術(shù)技能方面人們又有了新的要求。一般而言，醫(yī)生嫻熟的操作手法來自大量的臨床經(jīng)驗(yàn)。而虛擬腹腔鏡手術(shù)系統(tǒng)可以通過構(gòu)建患者腹腔內(nèi)三維虛擬場(chǎng)景、模擬腹腔鏡手術(shù)基本過程等方法，幫助訓(xùn)練醫(yī)生的基本手術(shù)技能。與傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式不同，虛擬腹腔鏡手術(shù)系統(tǒng)能夠反復(fù)多次練習(xí)而不用擔(dān)心標(biāo)本、場(chǎng)地和手術(shù)安全等問題，不僅訓(xùn)練代價(jià)小，同時(shí)縮短了培訓(xùn)周期。有些虛擬手術(shù)系統(tǒng)還具有輔助確定手術(shù)方案、評(píng)估醫(yī)生手術(shù)過程等作用。
　　為了給

2、操作者真實(shí)感和沉浸感，虛擬手術(shù)系統(tǒng)都會(huì)選擇機(jī)械手作為人機(jī)交互的接口。國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)在機(jī)械手的選擇上面基本上都是以 Phantom系列等國(guó)外設(shè)備為主，自主研發(fā)的很少。針對(duì)上述情況，本文對(duì)虛擬腹腔鏡手術(shù)智能集成機(jī)械手部分進(jìn)行了研究。主要工作如下：
　　（1）提出了取代鼠標(biāo)和鍵盤交互的智能集成機(jī)械手需求，包括該機(jī)械手的基本功能和規(guī)格參數(shù)。
　?。?）根據(jù)機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué) DH（Denavit-Hartenberg）表示法推導(dǎo)了本機(jī)械手

3、構(gòu)型的末端位置和姿態(tài)公式，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。
　?。?）在unity平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了串口通信：嘗試了串口數(shù)據(jù)接收的兩種方法，選擇了定時(shí)查詢機(jī)制；采用多線程、隊(duì)列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確保了在處理串口數(shù)據(jù)時(shí)，串口的接收沒有任何遺漏，并進(jìn)行模擬驗(yàn)證。
　　（4）完成了姿態(tài)矩陣到歐拉角的轉(zhuǎn)換以及姿態(tài)矩陣到四元數(shù)的轉(zhuǎn)換，并把操作手應(yīng)用到虛擬腹腔鏡膽囊切除手術(shù)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)虛擬手術(shù)器械模型的控制。
　　本機(jī)械手設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)器械模型的運(yùn)動(dòng)