| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第18-38页 |
| 1.1 课题研究背景及目的和意义 | 第18-20页 |
| 1.2 鼻内镜手术机器人研究现状 | 第20-27页 |
| 1.2.1 被动式手术机器人 | 第20-21页 |
| 1.2.2 主动式手术机器人 | 第21-23页 |
| 1.2.3 多臂式手术机器人 | 第23-25页 |
| 1.2.4 单孔手术机器人 | 第25-27页 |
| 1.3 微创手术机器人关键技术研究现状 | 第27-35页 |
| 1.3.1 微创手术机器人的机构设计 | 第27-29页 |
| 1.3.2 微创手术机器人的手术规划 | 第29-31页 |
| 1.3.3 微创手术机器人的运动约束 | 第31-33页 |
| 1.3.4 微创手术机器人的运动控制 | 第33-35页 |
| 1.4 当前研究存在的问题 | 第35-36页 |
| 1.5 课题来源及主要研究内容 | 第36-38页 |
| 第2章 基于RCM机构的鼻内镜手术辅助机器人设计 | 第38-60页 |
| 2.1 引言 | 第38页 |
| 2.2 机器人辅助鼻内镜手术流程 | 第38-40页 |
| 2.3 机器人构型方案分析与设计 | 第40-42页 |
| 2.3.1 末端执行机构构型分析 | 第40-41页 |
| 2.3.2 定位臂的构型分析 | 第41-42页 |
| 2.4 基于耦合运动的RCM机构构型综合方法 | 第42-47页 |
| 2.4.1 平面VCM机构定义和平面RCM机构定义 | 第42-43页 |
| 2.4.2 RCM机构构型综合方法 | 第43-46页 |
| 2.4.3 RCM机构的比较分析 | 第46-47页 |
| 2.5 鼻内镜手术辅助机器人设计 | 第47-51页 |
| 2.5.1 机器人设计参数分析 | 第47-48页 |
| 2.5.2 机器人定位臂设计 | 第48页 |
| 2.5.3 基于RCM机构的末端执行机构设计 | 第48-49页 |
| 2.5.4 机器人的整体模型及样机 | 第49-51页 |
| 2.6 鼻内镜手术辅助机器人运动学 | 第51-58页 |
| 2.6.1 机器人正运动学分析 | 第51-52页 |
| 2.6.2 机器人逆运动学分析 | 第52-55页 |
| 2.6.3 机器人雅可比矩阵 | 第55-57页 |
| 2.6.4 机器人工作空间 | 第57-58页 |
| 2.7 本章小结 | 第58-60页 |
| 第3章 鼻腔复杂解剖结构下机器人运动规划 | 第60-80页 |
| 3.1 引言 | 第60页 |
| 3.2 机器人运动规划需求分析 | 第60-62页 |
| 3.2.1 机器人末端鼻内镜运动轨迹分析 | 第60-61页 |
| 3.2.2 机器人运动规划需求分析 | 第61-62页 |
| 3.3 基于医学影像获取鼻腔组织空间模型 | 第62-66页 |
| 3.3.1 鼻腔鼻窦三维重建 | 第62-65页 |
| 3.3.2 鼻腔鼻窦边界点云模型 | 第65-66页 |
| 3.4 基于A星算法的机器人运动规划 | 第66-75页 |
| 3.4.1 三维栅格地图构建 | 第67-68页 |
| 3.4.2 运动规划算法分析 | 第68-69页 |
| 3.4.3 运动规划算法流程 | 第69-71页 |
| 3.4.4 运动规划算法结果 | 第71页 |
| 3.4.5 路径平滑 | 第71-73页 |
| 3.4.6 路径交互优化 | 第73-75页 |
| 3.5 虚拟鼻内镜系统 | 第75-78页 |
| 3.5.1 虚拟鼻内镜系统设计 | 第76-77页 |
| 3.5.2 虚拟鼻内镜系统实验 | 第77-78页 |
| 3.6 本章小结 | 第78-80页 |
| 第4章 面向鼻腔鼻窦解剖结构的机器人复合虚拟夹具约束 | 第80-102页 |
| 4.1 引言 | 第80页 |
| 4.2 鼻内镜手术机器人运动约束分析 | 第80-81页 |
| 4.3 虚拟夹具类型分析 | 第81-82页 |
| 4.4 典型虚拟夹具及其作用流程 | 第82-91页 |
| 4.4.1 基于空间曲线的引导型虚拟夹具 | 第82-86页 |
| 4.4.2 基于单叶双曲面的禁止型虚拟夹具 | 第86-89页 |
| 4.4.3 基于鼻腔鼻窦解剖结构的禁止型虚拟夹具 | 第89-91页 |
| 4.5 基于复合虚拟夹具的鼻内镜运动约束 | 第91-97页 |
| 4.5.1 基本虚拟夹具几何体 | 第91-92页 |
| 4.5.2 基于复合虚拟夹具的鼻内镜运动约束 | 第92-97页 |
| 4.6 虚拟夹具约束实验 | 第97-100页 |
| 4.6.1 引导型虚拟夹具实验 | 第97-98页 |
| 4.6.2 禁止型虚拟夹具实验 | 第98-100页 |
| 4.7 本章小结 | 第100-102页 |
| 第5章 受限空间下鼻内镜跟随器械运动的安全控制 | 第102-124页 |
| 5.1 引言 | 第102页 |
| 5.2 鼻内镜手术中机器人控制方法分析 | 第102-103页 |
| 5.3 基于导纳控制的人机协作控制 | 第103-107页 |
| 5.3.1 医生拖拽力获取及滤波 | 第103-104页 |
| 5.3.2 基于分段函数的导纳映射设计 | 第104-106页 |
| 5.3.3 基于导纳控制的人机协作控制 | 第106-107页 |
| 5.4 虚拟夹具作用下的人机协作控制 | 第107-110页 |
| 5.4.1 虚拟夹具作用下的鼻内镜末端速度分析 | 第107-109页 |
| 5.4.2 虚拟夹具作用下的人机协作控制 | 第109-110页 |
| 5.5 导航引导下的鼻内镜跟随运动安全控制 | 第110-119页 |
| 5.5.1 鼻内镜和手术器械的空间位姿关系分析 | 第110页 |
| 5.5.2 无约束下鼻内镜跟随运动控制 | 第110-113页 |
| 5.5.3 RCM约束下鼻内镜跟随运动控制 | 第113-117页 |
| 5.5.4 鼻内镜跟随运动总体控制策略 | 第117-119页 |
| 5.6 术中人机协作安全控制总体框架 | 第119-122页 |
| 5.7 本章小结 | 第122-124页 |
| 第6章 鼻内镜手术辅助机器人系统集成及实验研究 | 第124-146页 |
| 6.1 引言 | 第124页 |
| 6.2 鼻内镜手术辅助机器人系统集成 | 第124-136页 |
| 6.2.1 机器人控制系统硬件集成 | 第124-126页 |
| 6.2.2 机器人控制系统软件及界面 | 第126-128页 |
| 6.2.3 力传感器重力补偿及滤波 | 第128-131页 |
| 6.2.4 导航系统空间坐标变换及配准 | 第131-135页 |
| 6.2.5 机器人重复定位精度 | 第135-136页 |
| 6.3 医学模拟实验 | 第136-144页 |
| 6.3.1 机器人辅助鼻内镜检查术实验 | 第136-140页 |
| 6.3.2 机器人辅助上颌窦手术实验 | 第140-144页 |
| 6.4 本章小结 | 第144-146页 |
| 结论 | 第146-148页 |
| 参考文献 | 第148-157页 |
| 致谢 | 第157-158页 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 | 第158-160页 |