面向喉部微创外科手术的机器人系统设计与实验研究
| 摘要 | 第1-4页 |
| ABSTRACT | 第4-10页 |
| 第一章 绪论 | 第10-32页 |
| ·课题研究背景和意义 | 第10-22页 |
| ·医疗机器人概述 | 第10-11页 |
| ·外科手术机器人的研究现状与发展 | 第11-22页 |
| ·显微外科手术机器人 | 第11-14页 |
| ·微创外科手术机器人 | 第14-17页 |
| ·耳鼻喉外科手术机器人 | 第17-22页 |
| ·需要解决的主要问题 | 第22-30页 |
| ·构型综合 | 第23页 |
| ·尺度综合 | 第23-25页 |
| ·机构描述 | 第24页 |
| ·可操作性分析 | 第24-25页 |
| ·干涉分析 | 第25-28页 |
| ·主从对应操作的实现 | 第28-29页 |
| ·运动学逆解方法 | 第28-29页 |
| ·双目立体视觉系统 | 第29页 |
| ·虚拟现实技术 | 第29-30页 |
| ·本文主要研究内容 | 第30-32页 |
| 第二章 支撑喉镜下喉部手术分析与机器人构型综合 | 第32-62页 |
| ·引言 | 第32页 |
| ·支撑喉镜下喉部手术分析 | 第32-42页 |
| ·手术环境与布局 | 第32-33页 |
| ·手术工具的分析与测量 | 第33-34页 |
| ·手术空间的分析与测量 | 第34-37页 |
| ·喉部生理结构 | 第34-35页 |
| ·喉镜空间 | 第35-36页 |
| ·手术工具操作空间 | 第36-37页 |
| ·手术空间综合 | 第37页 |
| ·手术动作的分析与量化 | 第37-42页 |
| ·一般支撑喉镜下喉部手术全过程 | 第38-39页 |
| ·手术动作的分析与量化 | 第39-41页 |
| ·手术操作组织时的力值分析 | 第41-42页 |
| ·面向喉部手术的设计要求 | 第42-44页 |
| ·医生手术与机器人手术特点比较 | 第42-43页 |
| ·机器人从操作手的设计要求 | 第43页 |
| ·机器人工具的设计要求 | 第43-44页 |
| ·机器人主操作手的设计要求 | 第44页 |
| ·喉部手术机器人系统总体设计 | 第44-45页 |
| ·机器人从操作手构型综合 | 第45-58页 |
| ·概念设计 | 第45-47页 |
| ·机器人臂部 | 第46页 |
| ·机器人腕部 | 第46页 |
| ·机器人工具 | 第46-47页 |
| ·详细设计与几何分析 | 第47-58页 |
| ·臂部构型PRRRP | 第48-51页 |
| ·腕部构型RP | 第51-52页 |
| ·工具构型RH | 第52-53页 |
| ·外部图像系统 | 第53页 |
| ·从操作手初始角分析 | 第53-57页 |
| ·关键杆长分析 | 第57-58页 |
| ·机器人主操作手 | 第58-59页 |
| ·本章小结 | 第59-62页 |
| 第三章 工作空间分析与尺度综合 | 第62-80页 |
| ·引言 | 第62页 |
| ·从操作手运动学正解模型 | 第62-64页 |
| ·工作空间定义与构成 | 第64-66页 |
| ·工作空间的求解方法 | 第65-66页 |
| ·定向灵活工作空间 | 第66页 |
| ·可操作性分析 | 第66-71页 |
| ·从操作手雅可比矩阵计算 | 第67-68页 |
| ·速度分析 | 第68-69页 |
| ·运动静力学分析 | 第69-71页 |
| ·运动可操作性分析 | 第69-70页 |
| ·机构可操作性分析 | 第70-71页 |
| ·从操作手的工作空间分析与尺度综合 | 第71-75页 |
| ·工作空间与手术空间的综合分析 | 第71-72页 |
| ·尺度综合 | 第72-75页 |
| ·杆长优化 | 第72-74页 |
| ·两臂间距优化 | 第74-75页 |
| ·机构优化参数结果 | 第75页 |
| ·布局与规划 | 第75-79页 |
| ·本章小结 | 第79-80页 |
| 第四章 机器人从操作手干涉分析 | 第80-98页 |
| ·引言 | 第80页 |
| ·基本理论 | 第80-81页 |
| ·喉部手术中的干涉分析 | 第81-82页 |
| ·两个工具之间的干涉 | 第82-91页 |
| ·基本原理 | 第82-83页 |
| ·数学描述 | 第83-85页 |
| ·初判断 | 第85-86页 |
| ·终判断 | 第86-91页 |
| ·两个工具与喉镜间的干涉 | 第91-96页 |
| ·基本原理 | 第91-92页 |
| ·数学描述 | 第92-94页 |
| ·干涉判断 | 第94-96页 |
| ·本章小结 | 第96-98页 |
| 第五章 主从对应操作分析 | 第98-112页 |
| ·引言 | 第98页 |
| ·从操作手运动学逆解分析 | 第98-103页 |
| ·定位问题 | 第99-100页 |
| ·定向问题 | 第100-103页 |
| ·取值判断 | 第103页 |
| ·主操作手运动学正解分析 | 第103-104页 |
| ·视觉系统设计及工作原理 | 第104-108页 |
| ·视觉系统构建 | 第105页 |
| ·双目立体视觉系统标定 | 第105-106页 |
| ·立体匹配与三维重建 | 第106-107页 |
| ·支撑喉镜的位置与姿态 | 第107-108页 |
| ·主从对应操作的实现 | 第108-111页 |
| ·主从操作空间对应 | 第108-109页 |
| ·主从操作的位姿对应 | 第109-110页 |
| ·初始位置的对应 | 第109-110页 |
| ·连续运动轨迹的对应 | 第110页 |
| ·粗调直线运动实现 | 第110-111页 |
| ·本章小结 | 第111-112页 |
| 第六章 实验研究 | 第112-132页 |
| ·引言 | 第112页 |
| ·基于双目立体视觉系统的从操作手实验研究 | 第112-120页 |
| ·支撑喉镜位姿的调整 | 第112-114页 |
| ·从操作手的快速定位 | 第114-117页 |
| ·基本原理 | 第114-116页 |
| ·移动定位系统 | 第116-117页 |
| ·实现步骤 | 第117页 |
| ·从操作手的干涉分析验证 | 第117-120页 |
| ·虚拟环境下主操作手的干涉实验研究 | 第120-124页 |
| ·虚拟环境的建立 | 第120-121页 |
| ·碰撞响应原理 | 第121-122页 |
| ·主操作手的干涉分析验证 | 第122-124页 |
| ·主从对应操作的实验研究 | 第124-126页 |
| ·动物实验研究 | 第126-130页 |
| ·实验设备及环境 | 第126-127页 |
| ·支撑喉镜下机器人快速定位 | 第127-128页 |
| ·虚拟环境的应用 | 第128页 |
| ·动物实验过程及分析 | 第128-130页 |
| ·本章小结 | 第130-132页 |
| 第七章 全文总结 | 第132-136页 |
| ·结论 | 第132-134页 |
| ·工作展望 | 第134-136页 |
| 参考文献 | 第136-146页 |
| 发表论文和参加科研情况说明 | 第146-148页 |
| 附录A 机器人主从操作手运动学正解模型 | 第148-154页 |
| A.1 从操作手右手正解模型 | 第148-150页 |
| A.2 从操作手左手正解模型 | 第150-153页 |
| A.3 主操作手正解模型 | 第153-154页 |
| 附录B 干涉分析的理论基础 | 第154-157页 |
| B.1 叉积矩阵 | 第154页 |
| B.2 直线的Plücker 坐标 | 第154-155页 |
| B.3 对偶矢量代数 | 第155-157页 |
| 致谢 | 第157页 |
