核磁环境下的穿刺手术机械臂设计
| 摘要 | 第4-5页 |
| abstract | 第5-6页 |
| 注释表 | 第14-15页 |
| 缩略词 | 第15-16页 |
| 第一章 绪论 | 第16-26页 |
| 1.1 课题研究背景 | 第16-18页 |
| 1.1.1 穿刺手术 | 第16页 |
| 1.1.2 医学影像 | 第16-17页 |
| 1.1.3 核磁共振成像 | 第17-18页 |
| 1.1.4 外科手术机器人 | 第18页 |
| 1.2 课题选题依据和意义 | 第18-19页 |
| 1.3 国内外研究现状 | 第19-23页 |
| 1.3.1 手术机器人 | 第19-22页 |
| 1.3.2 核磁共振仪 | 第22-23页 |
| 1.3.3 国内外研究现状小结 | 第23页 |
| 1.4 论文主要内容与结构 | 第23-26页 |
| 第二章 六自由度穿刺机械臂的机械设计 | 第26-45页 |
| 2.1 穿刺机械臂的核磁兼容性 | 第26-31页 |
| 2.1.1 穿刺机械臂的结构兼容性 | 第26-27页 |
| 2.1.2 驱动兼容 | 第27-30页 |
| 2.1.3 机械臂驱动及构型的选择 | 第30-31页 |
| 2.2 设计指标 | 第31-33页 |
| 2.3 穿刺机械臂的机械设计 | 第33-37页 |
| 2.3.1 穿刺机械臂模型 | 第33-34页 |
| 2.3.2 传动机构 | 第34页 |
| 2.3.3 关节结构 | 第34-35页 |
| 2.3.4 电机走线 | 第35页 |
| 2.3.5 穿刺机械臂的可升降底座设计 | 第35-36页 |
| 2.3.6 穿刺装置选型 | 第36-37页 |
| 2.4 穿刺机械臂的部件选型 | 第37-42页 |
| 2.4.1 选型的依据 | 第37-38页 |
| 2.4.2 谐波减速器和电机的选型 | 第38-39页 |
| 2.4.3 穿刺机械臂外壳的设计 | 第39-42页 |
| 2.4.4 轴承的选型 | 第42页 |
| 2.5 穿刺机械臂的单关节控制 | 第42-44页 |
| 2.6 本章小结 | 第44-45页 |
| 第三章 基于ADAMS的运动学仿真 | 第45-74页 |
| 3.1 穿刺机械臂运动学模型的建立 | 第45-53页 |
| 3.1.1 穿刺机械臂的连杆坐标系 | 第45-46页 |
| 3.1.2 穿刺机械臂的正向运动学方程 | 第46-48页 |
| 3.1.3 正运动学模型的建立 | 第48-52页 |
| 3.1.4 逆运动学模型的建立 | 第52-53页 |
| 3.2 基于ADAMS的虚拟样机模型的建立 | 第53-58页 |
| 3.2.1 运动学仿真软件ADAMS | 第53-54页 |
| 3.2.2 工作环境的准备和三维模型的简化 | 第54-55页 |
| 3.2.3 约束和传感器的设置 | 第55-58页 |
| 3.3 “铜钱”图案和空间曲线的仿真实验 | 第58-63页 |
| 3.3.1 机器人运动规划 | 第58页 |
| 3.3.2 关节空间的五次多项式插值 | 第58-59页 |
| 3.3.3 穿刺机械臂的具体轨迹规划 | 第59-62页 |
| 3.3.4 关节驱动的添加 | 第62-63页 |
| 3.4 穿刺机械臂的运动学仿真 | 第63-72页 |
| 3.4.1 穿刺针末端的运动轨迹 | 第63-65页 |
| 3.4.2 转动关节的角位移测量 | 第65-66页 |
| 3.4.3 转动关节的角速度测量 | 第66-69页 |
| 3.4.4 连杆质心角速度的测量 | 第69-71页 |
| 3.4.5 连杆动能的测量 | 第71-72页 |
| 3.5 仿真结果分析及优化方案 | 第72-73页 |
| 3.6 本章小结 | 第73-74页 |
| 第四章 核磁环境下的兼容性仿真 | 第74-82页 |
| 4.1 工作空间兼容性实验 | 第74-77页 |
| 4.1.1 蒙特卡洛法 | 第74页 |
| 4.1.2 基于MATLAB的工作空间计算 | 第74-76页 |
| 4.1.3 穿刺机械臂的工作干扰性检测 | 第76-77页 |
| 4.2 强磁场环境下的兼容性仿真 | 第77-81页 |
| 4.3 仿真结果分析及优化方案 | 第81页 |
| 4.4 本章小结 | 第81-82页 |
| 第五章 穿刺机械臂的定位精度实验 | 第82-90页 |
| 5.1 穿刺机械臂控制平台的设计 | 第82-83页 |
| 5.2 穿刺机械臂的定位精度实验 | 第83-89页 |
| 5.2.1 激光跟踪仪精度测量原理 | 第83-85页 |
| 5.2.2 机械臂的定位精度实验 | 第85-87页 |
| 5.2.3 机械臂运动学误差模型 | 第87-88页 |
| 5.2.4 机械臂的定位精度补充实验 | 第88-89页 |
| 5.3 实验结果分析 | 第89页 |
| 5.4 本章小结 | 第89-90页 |
| 第六章 总结与展望 | 第90-92页 |
| 6.1 总结 | 第90-91页 |
| 6.2 展望 | 第91-92页 |
| 参考文献 | 第92-96页 |
| 致谢 | 第96-98页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第98页 |
