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文檔簡介
1、現(xiàn)代醫(yī)療機器人應(yīng)用中,機器人輔助穿刺手術(shù)成為了研究的熱點。有些手術(shù)環(huán)境輻射大,容易對醫(yī)生產(chǎn)生危害,醫(yī)生在穿刺過程中須小心操控手術(shù)器械,容易產(chǎn)生疲勞。主從式機器人輔助穿刺系統(tǒng)可以避免醫(yī)生直面輻射,臨場感強,并且能夠?qū)⒕芷餍蹬c醫(yī)生豐富經(jīng)驗結(jié)合,提高手術(shù)操作精度和質(zhì)量。
論文針對主從式機器人穿刺系統(tǒng)的控制問題開展相關(guān)研究,主要完成了以下的工作:
首先,主從式機器人穿刺系統(tǒng)硬件平臺搭建。主從式機器人在醫(yī)療上的應(yīng)用主要目的是
2、避免醫(yī)生面對輻射,可以在手術(shù)室外對機器人進行操作,在手術(shù)室內(nèi)從手根據(jù)醫(yī)生的操作進行同步運動,進行穿刺實驗。根據(jù)實驗的精度和可操作性的要求,搭建了主從機械手實驗平臺。
其次,主從式機器人穿刺系統(tǒng)控制算法研究。由于穿刺的組織器官是非均勻的粘彈軟組織,在力作用下會發(fā)生移位和非線性變形,且穿刺過程中通常會經(jīng)過不同層次的器官組織。這里,研究滑模變結(jié)構(gòu)控制和阻抗控制策略,根據(jù)穿刺豬肝臟的分層情況,進行了系統(tǒng)仿真,調(diào)整參數(shù)降低主從機械手位移
3、和力跟蹤的誤差,保持主從機械手運動的一致性。
最后,對明膠,豬肝臟和五花肉進行穿刺實驗。利用C++語言設(shè)計實現(xiàn)控制算法,進行主從式機器人穿刺,采集實驗數(shù)據(jù),驗證主從手力和位移運動上的一致性以及阻抗控制效果。系統(tǒng)利用一類新型光纖傳感器,實時測量穿刺針尖上的作用力,并反饋于阻抗控制器,實現(xiàn)機器人針穿刺力反饋控制,提高穿刺安全。
論文的相關(guān)工作將為醫(yī)療機器人尤其是穿刺輔助機器人的研發(fā)提供理論和技術(shù)基礎(chǔ),推動主從式醫(yī)療機器人
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