| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-10页 |
| 目录 | 第11-14页 |
| 符号说明 | 第14-15页 |
| 第一章 绪论 | 第15-58页 |
| 1.1 引言 | 第15-16页 |
| 1.2 国内外主从式机器人辅助微创手术系统的发展及研究现状 | 第16-32页 |
| 1.2.1 国外主从式机器人辅助微创手术系统的发展及研究现状 | 第17-28页 |
| 1.2.2 国内主从式机器人辅助微创手术系统的发展及研究现状 | 第28-32页 |
| 1.3 本文主要研究内容、背景及其意义 | 第32-34页 |
| 1.4 本文拟解决关键性问题的国内外研究现状 | 第34-54页 |
| 1.4.1 拟解决关键性问题 A 的国内外研究现状 | 第34-42页 |
| 1.4.2 拟解决关键性问题 B 的国内外研究现状 | 第42-46页 |
| 1.4.3 拟解决关键性问题 C 的国内外研究现状 | 第46-54页 |
| 1.5 本文所采用研究方法及具体章节安排 | 第54-58页 |
| 第二章 “神刀华佗”主从式微创外科手术机器人系统介绍 | 第58-76页 |
| 2.1 引言 | 第58页 |
| 2.2 “神刀华佗”主从式微创外科手术机器人系统总体介绍 | 第58-60页 |
| 2.3 “神刀华佗”手术机器人主操作手介绍 | 第60-65页 |
| 2.3.1 微创手术机器人主操作手结构方案选型 | 第61-64页 |
| 2.3.2 七自由度并联式关节型力觉操作主手 Omega7 | 第64-65页 |
| 2.4 “神刀华佗”手术机器人从操作手介绍 | 第65-70页 |
| 2.4.1 “神刀华佗”手术机器人从操作手的辅助定位臂结构 | 第66-67页 |
| 2.4.2 “神刀华佗”手术机器人从操作手的大臂结构 | 第67-68页 |
| 2.4.3 “神刀华佗”手术机器人从操作手的末端手腕关节结构 | 第68-69页 |
| 2.4.4 “神刀华佗”手术机器人从操作手的整体装配效果 | 第69-70页 |
| 2.5 “神刀华佗”手术机器人控制系统介绍 | 第70-75页 |
| 2.5.1 “神刀华佗”手术机器人控制系统硬件结构组成 | 第70-72页 |
| 2.5.2 “神刀华佗”手术机器人控制系统软件控制流程 | 第72-75页 |
| 2.6 本章小结 | 第75-76页 |
| 第三章 “神刀华佗”手术机器人主从手运动学建模分析及其快速求解 | 第76-107页 |
| 3.1 机器人运动学建模及求解方法选择 | 第76-78页 |
| 3.1.1 常用的机器人运动学建模方法及其对比 | 第76-77页 |
| 3.1.2 常用的机器人运动学快速求解方法 | 第77-78页 |
| 3.2 “神刀华佗”手术机器人主手运动学建模及其快速求解 | 第78-84页 |
| 3.2.1 主操作手 DELTA 并联机构的正运动学显式解析解求解 | 第79-81页 |
| 3.2.2 主操作手 DELTA 并联机构的逆运动学显式解析解求解 | 第81-84页 |
| 3.3 “神刀华佗”手术机器人从手运动学建模及其快速求解 | 第84-105页 |
| 3.3.1 从操作手的正运动学显式解析解求解 | 第88页 |
| 3.3.2 从操作手的逆运动学显式解析解求解 | 第88-96页 |
| 3.3.3 从操作手逆运动学两步近似求解算法精度分析及其误差补偿 | 第96-104页 |
| 3.3.4 从操作手逆运动学近似求解及其误差补偿计算的实时性检验 | 第104-105页 |
| 3.4 本章小结 | 第105-107页 |
| 第四章 基于手眼协调准则的微创手术机器人主从操作手空间运动映射关系设计 | 第107-128页 |
| 4.1 手眼协调准则 | 第108-110页 |
| 4.1.1 狭义上的手眼协调能力 | 第108-109页 |
| 4.1.2 广义上的手眼协调能力及遥操作中的手眼协调准则 | 第109-110页 |
| 4.2 基于手眼协调准则的主从操作手空间运动映射关系设计 | 第110-118页 |
| 4.2.1 使用任意方式布置的医生主操纵台进行手术遥操作过程的抽象建模 | 第110-113页 |
| 4.2.2 微创手术机器人主从操作手末端空间平移运动映射匹配 | 第113-115页 |
| 4.2.3 微创手术机器人主从操作手末端空间姿态映射匹配 | 第115-118页 |
| 4.3 主从遥操作控制策略自然直观性评估实验及其实验结果 | 第118-126页 |
| 4.3.1 基于 OpenHRP3 开源环境的虚拟仿真实验平台介绍 | 第118-121页 |
| 4.3.2 主从遥操作控制自然直观性评估实验设计及其实验结果 | 第121-126页 |
| 4.4 本章小结 | 第126-128页 |
| 第五章 基于可自定义虚拟夹具的微创手术机器人空间运动实时约束 | 第128-157页 |
| 5.1 一种新的交互式的虚拟夹具自定义生成方法 | 第129-135页 |
| 5.1.1 虚拟夹具技术简介及传统的虚拟夹具定义生成方法 | 第129-131页 |
| 5.1.2 新的交互式虚拟夹具自定义生成方法 | 第131-135页 |
| 5.2 从操作手末端手术器械到到多虚拟夹具之间最小距离快速求解算法 | 第135-144页 |
| 5.2.1 空间中一线段到一多面体的最小距离求解 | 第136-139页 |
| 5.2.2 基于最近点位置预测的求解算法加速处理 | 第139-141页 |
| 5.2.3 最小距离求解算法加速前后运算耗时对比 | 第141-144页 |
| 5.3 具有绕障引导功能的从操作手空间运动约束方法 | 第144-152页 |
| 5.3.1 所使用的两种虚拟辅助操作力的定义生成方法 | 第144-147页 |
| 5.3.2 主操作手虚拟辅助操作力反馈的实现 | 第147-149页 |
| 5.3.3 虚拟遥操作控制实验及其结果分析 | 第149-152页 |
| 5.4 对本章所提出方法的一些补充说明 | 第152页 |
| 5.5 一个具体应用实例 | 第152-155页 |
| 5.6 本章小结 | 第155-157页 |
| 第六章 “神刀华佗”样机实验结果 | 第157-172页 |
| 6.1 硬件实验平台 | 第157-158页 |
| 6.2 “神刀华佗”手术机器人从操作手快速求解控制实验 | 第158-159页 |
| 6.3 基于手眼协调准则的主从遥操作控制实验 | 第159-167页 |
| 6.3.1 实验一：O 型圈拾取放置 | 第159-161页 |
| 6.3.2 实验二：套环-滑竿操作 | 第161-163页 |
| 6.3.3 实验三：缝合打结 | 第163-165页 |
| 6.3.4 实验四：剥红提皮 | 第165-166页 |
| 6.3.5 实验五：文字书写 | 第166-167页 |
| 6.4 基于可自定义虚拟夹具的遥操作辅助实验 | 第167-170页 |
| 6.5 实验总结 | 第170-171页 |
| 6.6 本章小结 | 第171-172页 |
| 第七章 全文总结与未来研究展望 | 第172-177页 |
| 7.1 全文研究总结 | 第172-174页 |
| 7.2 本文主要创新点 | 第174页 |
| 7.3 未来研究展望 | 第174-177页 |
| 参考文献 | 第177-187页 |
| 攻读博士学位期间已发表的论文（第一作者） | 第187-188页 |
| 攻读博士学位期间已发表的专利（第一发明人） | 第188-189页 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 | 第189-190页 |
| 致谢 | 第190-191页 |
