| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| Abstract | 第9-11页 |
| 第1章 绪论 | 第20-36页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第20-22页 |
| 1.1.1 课题来源 | 第20页 |
| 1.1.2 课题的研究背景及意义 | 第20-22页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第22-32页 |
| 1.2.1 针穿刺作用机理 | 第22-25页 |
| 1.2.2 柔性针操控技术 | 第25-29页 |
| 1.2.3 穿刺运动规划 | 第29-32页 |
| 1.3 研究目标和内容 | 第32-34页 |
| 1.4 论文的主要结构 | 第34-36页 |
| 第2章 软组织针穿刺有限元建模 | 第36-64页 |
| 引言 | 第36-37页 |
| 2.1 软组织和柔性针建模 | 第37-41页 |
| 2.1.1 软组织有限元模型 | 第37-38页 |
| 2.1.2 柔性针悬臂梁模型 | 第38-41页 |
| 2.2 针-软组织交互作用力建模 | 第41-44页 |
| 2.2.1 穿刺过程作用力分析 | 第41-42页 |
| 2.2.2 针-软组织作用力建模 | 第42-43页 |
| 2.2.3 坐标系转换 | 第43-44页 |
| 2.3 针与软组织耦合模型 | 第44-49页 |
| 2.3.1 特殊条件下耦合模型 | 第45-46页 |
| 2.3.2 一般条件下耦合模型 | 第46-48页 |
| 2.3.3 耦合模型的解 | 第48-49页 |
| 2.3.4 仿真算法实现 | 第49页 |
| 2.4 仿真与实验 | 第49-56页 |
| 2.4.1 实验设备与材料 | 第50-52页 |
| 2.4.2 穿刺力实验 | 第52-53页 |
| 2.4.3 组织变形测量实验 | 第53-54页 |
| 2.4.4 仿真实验准备 | 第54-56页 |
| 2.5 结果与讨论 | 第56-62页 |
| 2.5.1 靠近针约束节点 | 第56-57页 |
| 2.5.2 远离针约束节点 | 第57-60页 |
| 2.5.3 靠近边界约束节点 | 第60-62页 |
| 2.6 本章小结 | 第62-64页 |
| 第3章 基于Kriging元模型的软组织运动模型 | 第64-88页 |
| 引言 | 第64-65页 |
| 3.1 Kriging元模型基本原理 | 第65-71页 |
| 3.1.1 Kriging预测模型 | 第66-68页 |
| 3.1.2 回归函数和相关函数 | 第68-70页 |
| 3.1.3 计算机实验设计方法 | 第70-71页 |
| 3.2 软组织变形预测 | 第71-78页 |
| 3.2.1 输入输出数据准备 | 第71-73页 |
| 3.2.2 软组织变形Kriging模型 | 第73-76页 |
| 3.2.3 参数敏感性分析 | 第76-78页 |
| 3.3 泛函响应的Kriging模型 | 第78-80页 |
| 3.4 软组织变形实时预测 | 第80-86页 |
| 3.4.1 实时Kriging模型建立 | 第80-82页 |
| 3.4.2 软组织变形实时预测 | 第82-84页 |
| 3.4.3 Kriging实时模型的参数敏感性分析 | 第84-86页 |
| 3.5 本章小结 | 第86-88页 |
| 第4章 柔性斜角穿刺针运动学建模 | 第88-108页 |
| 引言 | 第88-89页 |
| 4.1 柔性斜角穿刺针受力分析 | 第89-91页 |
| 4.2 柔性针运动学建模 | 第91-96页 |
| 4.2.1 针座运动描述 | 第92-93页 |
| 4.2.2 柔性针运动学 | 第93-96页 |
| 4.2.3 针尖位姿描述 | 第96页 |
| 4.3 针穿刺逆运动学 | 第96-99页 |
| 4.3.1 穿刺控制参数 | 第96-97页 |
| 4.3.2 穿刺针逆运动学方程 | 第97-98页 |
| 4.3.3 逆运动学的解 | 第98-99页 |
| 4.4 实验与分析 | 第99-106页 |
| 4.4.1 实验设备 | 第99-100页 |
| 4.4.2 实验步骤 | 第100-101页 |
| 4.4.3 实验结果 | 第101-105页 |
| 4.4.4 结果分析和讨论 | 第105-106页 |
| 4.5 本章小结 | 第106-108页 |
| 第5章 柔性针穿刺轨迹规划 | 第108-130页 |
| 引言 | 第108-109页 |
| 5.1 针穿刺运动可达性 | 第109-110页 |
| 5.1.1 穿刺可达深度 | 第109页 |
| 5.1.2 穿刺可达半径 | 第109-110页 |
| 5.2 静态环境下针体轨迹规划 | 第110-113页 |
| 5.2.1 无障碍环境下轨迹规划 | 第111-112页 |
| 5.2.2 静态环境下轨迹规划 | 第112-113页 |
| 5.3 动态环境下穿刺轨迹规划 | 第113-119页 |
| 5.3.1 广义穿刺误差 | 第113-115页 |
| 5.3.2 动态轨迹规划 | 第115-119页 |
| 5.4 实验验证与分析 | 第119-128页 |
| 5.4.1 静态规划实验及结果 | 第120-123页 |
| 5.4.2 动态规划实验及结果 | 第123-128页 |
| 5.5 本章小结 | 第128-130页 |
| 第6章 结论与展望 | 第130-134页 |
| 6.1 论文总结 | 第130-132页 |
| 6.1.1 柔性针与软组织交互作用有限元模型 | 第130-131页 |
| 6.1.2 靶点和障碍物实时预测模型 | 第131页 |
| 6.1.3 斜角柔性穿刺针操控和轨迹规划 | 第131-132页 |
| 6.2 研究展望 | 第132-134页 |
| 6.2.1 考虑更为接近真实组织材料的有限元模型 | 第132-133页 |
| 6.2.2 基于力视感知信息的动态轨迹规划策略 | 第133-134页 |
| 附录 图像处理方法 | 第134-136页 |
| A.1 图像边缘检测算法 | 第134-135页 |
| A.2 组织变形测量 | 第135-136页 |
| 附录 Kriging模型原始数据 | 第136-138页 |
| B.1 输入变量X_(in)列表 | 第136-137页 |
| B.2 输出响应Y_(re)列表 | 第137-138页 |
| 参考文献 | 第138-152页 |
| 作者简历及在攻读博士学位期间的学术成果 | 第152-153页 |