| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-20页 |
| 1.1 课题的背景和意义 | 第11-12页 |
| 1.2 机器人辅助手术训练系统国内外研究现状 | 第12-15页 |
| 1.3 软组织建模方法国内外研究现状 | 第15-18页 |
| 1.4 主要研究内容 | 第18-20页 |
| 1.4.1 建立血管的变形模型 | 第19页 |
| 1.4.2 面向血管生物力学特性的血管模型参数优化 | 第19页 |
| 1.4.3 机器人辅助血管穿刺仿真及其增强现实技术研究 | 第19-20页 |
| 第2章 基于非线性质点弹簧模型的血管建模 | 第20-32页 |
| 2.1 引言 | 第20页 |
| 2.2 血管形变模型的建立 | 第20-26页 |
| 2.2.1 血管模型的拓扑结构 | 第20-21页 |
| 2.2.2 非线性质点弹簧阻尼模型 | 第21-23页 |
| 2.2.3 血管几何模型的建立 | 第23-24页 |
| 2.2.4 血管整体模型的建立 | 第24-26页 |
| 2.3 血管模型的力学响应测试 | 第26-31页 |
| 2.3.1 血管模型的重力响应测试 | 第26-27页 |
| 2.3.2 质点力分配算法 | 第27-30页 |
| 2.3.3 血管模型的外力响应测试 | 第30-31页 |
| 2.4 本章小结 | 第31-32页 |
| 第3章 面向血管模型生物力学特性的参数优化 | 第32-44页 |
| 3.1 引言 | 第32页 |
| 3.2 血管的生物力学特性分析 | 第32-37页 |
| 3.2.1 软组织生物力学特性 | 第32-33页 |
| 3.2.2 血管模型轴向拉伸力学特性 | 第33-35页 |
| 3.2.3 血管模型径向扩张力学特性 | 第35-37页 |
| 3.3 高斯过程回归与高斯过程分类 | 第37-41页 |
| 3.3.1 高斯过程的定义与构造 | 第37-39页 |
| 3.3.2 训练集获取 | 第39-41页 |
| 3.3.3 参数优化 | 第41页 |
| 3.4 优化结果分析 | 第41-43页 |
| 3.4.1 轴向拉伸力学特性优化结果分析 | 第41-42页 |
| 3.4.2 径向扩张力学特性优化结果分析 | 第42-43页 |
| 3.5 本章小结 | 第43-44页 |
| 第4章 机器人辅助血管穿刺仿真及增强现实技术研究 | 第44-63页 |
| 4.1 引言 | 第44页 |
| 4.2 仿真平台搭建 | 第44-46页 |
| 4.2.1 硬件平台 | 第44-45页 |
| 4.2.2 软件平台 | 第45-46页 |
| 4.2.3 模型模块 | 第46页 |
| 4.3 虚拟手术微器械运动学建模 | 第46-51页 |
| 4.3.1 手术机器人简介 | 第47-48页 |
| 4.3.2 持械臂正逆运动学 | 第48页 |
| 4.3.3 手术机器人末端微器械导入虚拟环境 | 第48-50页 |
| 4.3.4 主从运动实验验证 | 第50-51页 |
| 4.4 机器人辅助血管穿刺技术实现 | 第51-58页 |
| 4.4.1 自适应质点群算法 | 第51-53页 |
| 4.4.2 虚拟环境中的微器械持针与运针方法 | 第53-54页 |
| 4.4.3 机器人辅助血管穿刺技术 | 第54-56页 |
| 4.4.4 机器人辅助血管穿刺实验验证 | 第56-58页 |
| 4.5 机器人辅助手术训练的增强现实技术研究 | 第58-61页 |
| 4.5.1 增强现实基本原理 | 第58-60页 |
| 4.5.2 CHAI3D与ARTool Kit坐标系配准 | 第60-61页 |
| 4.5.3 增强现实的软组织形变演示实验 | 第61页 |
| 4.6 本章小结 | 第61-63页 |
| 结论 | 第63-64页 |
| 参考文献 | 第64-69页 |
| 附录A 持械臂正逆运动学 | 第69-75页 |
| A.1 持械臂正运动学 | 第69-72页 |
| A.2 持械臂逆运动学 | 第72-75页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 | 第75-77页 |
| 致谢 | 第77页 |
