| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-21页 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 | 第10页 |
| 1.2 微创机器人手术系统研究概况 | 第10-16页 |
| 1.2.1 国外微创机器人手术系统研究现状 | 第11-13页 |
| 1.2.2 国内微创机器人手术系统研究现状 | 第13-15页 |
| 1.2.3 国内外专用穿刺机器人手术系统 | 第15-16页 |
| 1.3 手术空间导航技术研究概况 | 第16-18页 |
| 1.3.1 手术定位系统研究现状 | 第16-17页 |
| 1.3.2 空间配准技术研究现状 | 第17-18页 |
| 1.4 手术机器人安全控制机制研究概况 | 第18-19页 |
| 1.4.1 虚拟安全屏障研究现状 | 第18页 |
| 1.4.2 柔顺控制策略研究现状 | 第18-19页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第19-21页 |
| 第2章 颅颌面穿刺手术流程分析与系统构建 | 第21-30页 |
| 2.1 引言 | 第21页 |
| 2.2 颅颌面穿刺机器人手术系统设计要求 | 第21-22页 |
| 2.3 颅颌面穿刺机器人的手术方案 | 第22-24页 |
| 2.3.1 机器人穿刺手术的流程分析 | 第22-23页 |
| 2.3.2 机器人穿刺手术的运动规划 | 第23-24页 |
| 2.4 颅颌面穿刺机器人手术系统构建 | 第24-29页 |
| 2.4.1 六自由度串联机器人 | 第25-26页 |
| 2.4.2 光学定位系统 | 第26-27页 |
| 2.4.3 六维力传感器系统 | 第27-28页 |
| 2.4.4 上位机控制系统 | 第28-29页 |
| 2.5 本章小结 | 第29-30页 |
| 第3章 颅颌面穿刺手术机器人运动特性分析 | 第30-40页 |
| 3.1 引言 | 第30页 |
| 3.2 正运动学解算 | 第30-33页 |
| 3.2.1 机器人坐标系描述 | 第30页 |
| 3.2.2 运动学方程求解 | 第30-32页 |
| 3.2.3 机器人工作空间分析 | 第32-33页 |
| 3.3 逆运动学解析 | 第33-36页 |
| 3.3.1 解析法求解逆运动学 | 第33-35页 |
| 3.3.2 基于Matlab Robotics Toolbox的运动学验证 | 第35-36页 |
| 3.4 机器人雅可比矩阵及动力学方程推导 | 第36-39页 |
| 3.4.1 雅克比矩阵的推导与验证 | 第36-37页 |
| 3.4.2 拉格朗日法推导动力学方程 | 第37-39页 |
| 3.5 本章小结 | 第39-40页 |
| 第4章 基于光学定位系统的手术空间配准 | 第40-53页 |
| 4.1 引言 | 第40页 |
| 4.2 光学定位系统下的空间配准研究 | 第40-41页 |
| 4.3 视觉定位器与穿刺机器人之间的配准技术 | 第41-50页 |
| 4.3.1 基于平面测量法的空间配准 | 第41-43页 |
| 4.3.2 改进型旋转配准法的空间配准 | 第43-47页 |
| 4.3.3 直线旋转配准法的空间自动配准 | 第47-50页 |
| 4.4 空间配准精度验证实验 | 第50-52页 |
| 4.4.1 空间配准验证方式 | 第50-51页 |
| 4.4.2 空间配准结果分析 | 第51-52页 |
| 4.5 本章小结 | 第52-53页 |
| 第5章 颅颌面穿刺机器人的安全控制策略 | 第53-65页 |
| 5.1 引言 | 第53页 |
| 5.2 安全控制策略 | 第53-55页 |
| 5.2.1 手术空间的区域划分 | 第53-54页 |
| 5.2.2 基于SimMechanics的安全控制模型 | 第54-55页 |
| 5.3 阻抗控制理论基础 | 第55-59页 |
| 5.3.1 阻抗控制策略的设计 | 第55-57页 |
| 5.3.2 阻抗控制参数分析 | 第57-59页 |
| 5.4 基于视觉导航系统的阻抗控制研究 | 第59-64页 |
| 5.4.1 传统阻抗控制方法研究 | 第59-60页 |
| 5.4.2 模糊自适应阻抗方法研究 | 第60-64页 |
| 5.5 本章小结 | 第64-65页 |
| 第6章 颅颌面穿刺手术实验研究 | 第65-77页 |
| 6.1 引言 | 第65页 |
| 6.2 安全机制相关技术实现 | 第65-69页 |
| 6.2.1 末端穿刺工具重力补偿 | 第65-67页 |
| 6.2.2 末端六维力信号处理 | 第67-68页 |
| 6.2.3 阻抗函数的离散化表达 | 第68-69页 |
| 6.3 穿刺机器人安全控制实验 | 第69-72页 |
| 6.3.1 末端执行器的跟随测试 | 第69-70页 |
| 6.3.2 机器人在不同空间的安全测试 | 第70-72页 |
| 6.4 颅颌面穿刺手术模拟实验 | 第72-76页 |
| 6.4.1 手术条件及流程 | 第72-75页 |
| 6.4.2 颅颌面穿刺实验结果分析 | 第75-76页 |
| 6.5 本章小结 | 第76-77页 |
| 结论 | 第77-78页 |
| 参考文献 | 第78-82页 |
| 攻读学位期间发表的论文及其它成果 | 第82-84页 |
| 致谢 | 第84页 |