氣動反應(yīng)式腹部觸診模擬裝置的研究.pdf

1、腹部觸診是一種通過按壓患者腹部病變及正常區(qū)域，根據(jù)患者疼痛反應(yīng)判斷腹部疾病的方法。在臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中，腹部觸診是醫(yī)科學(xué)生必須掌握的重要基本技能。隨著醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)的發(fā)展，借助醫(yī)學(xué)教學(xué)模型來代替真實(shí)患者進(jìn)行臨床教學(xué)，成為培養(yǎng)醫(yī)科學(xué)生臨床基本技能的一種很好的途徑。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)系統(tǒng)中，腹部觸診模擬裝置以電機(jī)作為驅(qū)動器，提示受訓(xùn)者對腹部觸診的力覺，容易實(shí)現(xiàn)且控制特性好，但是缺乏模擬人體腹肌收縮變化的真實(shí)性。與此相比，氣動驅(qū)動器是一種新型的驅(qū)動

2、器，能夠真實(shí)地模擬在觸診過程中腹壁緊張度、有無壓痛和反跳痛等現(xiàn)象對醫(yī)生手部產(chǎn)生的力覺感受，具有較好的機(jī)械特性。因此本文采用氣動驅(qū)動器作為驅(qū)動器，設(shè)計(jì)了一套氣動反應(yīng)式腹部觸診模擬裝置。根據(jù)模擬裝置的功能要求，本文設(shè)計(jì)了前饋-PID反饋復(fù)合控制控制器，并對模擬裝置特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　 首先，本文根據(jù)腹部觸診技能訓(xùn)練的要求，分析了氣動反應(yīng)式腹部觸診模擬裝置的功能要求，提出了模擬裝置的總體方案，并對模擬裝置的氣動系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。<

3、br>　　 其次，分別設(shè)計(jì)了嵌入式控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作為氣動反應(yīng)式腹部觸診模擬裝置的控制系統(tǒng)。嵌入式控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括主控芯片選擇、信號輸入輸出模塊設(shè)計(jì)、傳感器選型及電路設(shè)計(jì)，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括操作系統(tǒng)選擇、驅(qū)動程序和應(yīng)用程序開發(fā)、控制算法編寫等。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)采集卡的選擇、傳感器電路設(shè)計(jì)，以及基于LabVIEW的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。
　　 然后，提出了氣動驅(qū)動器的數(shù)學(xué)建模方案，并建立簡化模型。對簡化模型進(jìn)

4、行受力分析，推導(dǎo)了數(shù)學(xué)理論公式。在Matlab軟件上仿真分析了氣動驅(qū)動器各設(shè)計(jì)參數(shù)對其彈性模量和表面硬度的影響規(guī)律，以及氣動驅(qū)動器內(nèi)部壓力和表面硬度的關(guān)系。進(jìn)一步運(yùn)用Ansys軟件仿真分析了氣動驅(qū)動器內(nèi)部壓力和表面硬度的關(guān)系。根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)制作了氣動驅(qū)動器。
　　 最后，通過氣動驅(qū)動器的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)、Matlab仿真及Ansys有限元仿真實(shí)驗(yàn)，對其機(jī)械特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。并且設(shè)計(jì)前饋-PID反饋復(fù)合控制控制器，進(jìn)行了氣動驅(qū)動器