磁锚定腹腔手术机器人视觉与控制研究
| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 第1章 绪论 | 第9-20页 |
| 1.1 课题研究的背景 | 第9页 |
| 1.2 单孔微创手术机器人国内外研究现状 | 第9-17页 |
| 1.3 国内外研究现状分析总结 | 第17-18页 |
| 1.4 研究课题来源和意义 | 第18-19页 |
| 1.4.1 研究课题来源 | 第18页 |
| 1.4.2 课题研究意义 | 第18-19页 |
| 1.5 课题主要研究内容 | 第19-20页 |
| 第2章 磁锚定腹腔手术机器人系统总体设计 | 第20-26页 |
| 2.1 引言 | 第20页 |
| 2.2 机器人系统组成 | 第20-22页 |
| 2.2.1 摄像单元结构 | 第21页 |
| 2.2.2 机械臂单元结构 | 第21-22页 |
| 2.3 系统设计要求 | 第22-23页 |
| 2.3.1 摄像单元设计要求 | 第22-23页 |
| 2.3.2 控制设计要求 | 第23页 |
| 2.4 总体控制方案设计 | 第23-25页 |
| 2.4.1 控制方案设计 | 第23-24页 |
| 2.4.2 控制系统硬件结构设计 | 第24-25页 |
| 2.5 本章小结 | 第25-26页 |
| 第3章 小尺寸低功耗摄像单元设计 | 第26-44页 |
| 3.1 引言 | 第26页 |
| 3.2 无线摄像头模块设计 | 第26-32页 |
| 3.2.1 视频无线传输方案确定 | 第26-27页 |
| 3.2.2 成像模块硬件设计 | 第27-28页 |
| 3.2.3 无线传输硬件电路设计 | 第28-30页 |
| 3.2.4 镜头选择 | 第30-31页 |
| 3.2.5 摄像子系统实物 | 第31-32页 |
| 3.3 亮度可调的照明模块设计 | 第32-41页 |
| 3.3.1 照明方案确定 | 第32-33页 |
| 3.3.2 LED 阵列布局设计 | 第33-37页 |
| 3.3.3 LED 型号确定 | 第37-38页 |
| 3.3.4 LED 驱动电路设计 | 第38-39页 |
| 3.3.5 照明优化设计 | 第39-41页 |
| 3.4 嵌入式控制电路模块设计 | 第41-43页 |
| 3.4.1 单片机最小系统硬件电路 | 第41-42页 |
| 3.4.2 控制无线通信硬件电路 | 第42页 |
| 3.4.3 电机驱动硬件电路 | 第42页 |
| 3.4.4 硬件电路实物图 | 第42-43页 |
| 3.5 本章小结 | 第43-44页 |
| 第4章 基于视觉反馈的机械臂控制 | 第44-59页 |
| 4.1 引言 | 第44页 |
| 4.2 机械臂模型分析 | 第44-45页 |
| 4.3 机械臂控制方案设计 | 第45-46页 |
| 4.4 标记点和末端点期望位置计算 | 第46-50页 |
| 4.4.1 坐标变换 | 第46-48页 |
| 4.4.2 主手控制信号采集 | 第48-49页 |
| 4.4.3 期望位置坐标计算 | 第49-50页 |
| 4.5 标记点颜色确定 | 第50-51页 |
| 4.6 标记点实际位置计算 | 第51-56页 |
| 4.6.1 视频图像滤波 | 第52页 |
| 4.6.2 视频图像剪裁 | 第52-53页 |
| 4.6.3 色彩空间的转换 | 第53页 |
| 4.6.4 ROI 图像二值化 | 第53-55页 |
| 4.6.5 标记点坐标计算 | 第55-56页 |
| 4.7 电机控制方案确定 | 第56-58页 |
| 4.8 本章小结 | 第58-59页 |
| 第5章 磁锚定腹腔手术机器人实验与分析 | 第59-73页 |
| 5.1 引言 | 第59页 |
| 5.2 照明实验 | 第59-61页 |
| 5.2.1 照度均匀性实验 | 第59-60页 |
| 5.2.2 照明低功耗实验 | 第60-61页 |
| 5.3 机械臂控制实验台 | 第61-62页 |
| 5.4 机械臂控制实验软件 | 第62-64页 |
| 5.4.1 控制台界面程序 | 第62-63页 |
| 5.4.2 ARM 控制器程序 | 第63-64页 |
| 5.4.3 PIC 单片机程序 | 第64页 |
| 5.5 摄像头标定和摄像机模型精度估算实验 | 第64-66页 |
| 5.5.1 摄像头标定 | 第64-65页 |
| 5.5.2 摄像机模型精度估算 | 第65-66页 |
| 5.6 标记点坐标计算鲁棒性验证实验 | 第66-67页 |
| 5.7 关节运动速度测定实验 | 第67-68页 |
| 5.7.1 控制周期测定 | 第67-68页 |
| 5.7.2 手臂关节转动速度测定 | 第68页 |
| 5.7.3 腕部关节运动速度测定 | 第68页 |
| 5.8 关节 PID 参数整定实验 | 第68-70页 |
| 5.8.1 手臂关节 PID 参数整定 | 第69页 |
| 5.8.2 腕部关节 PID 参数整定 | 第69-70页 |
| 5.9 机械臂控制实验 | 第70-72页 |
| 5.10 本章小结 | 第72-73页 |
| 结论 | 第73-74页 |
| 参考文献 | 第74-78页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 | 第78-80页 |
| 致谢 | 第80页 |
