面向手术机器人针穿刺的虚拟力反馈装置设计与控制
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 第一章 绪论 | 第12-25页 |
| 1.1 课题背景和意义 | 第12-15页 |
| 1.1.1 手术机器人概述 | 第13-14页 |
| 1.1.2 针穿刺手术力反馈技术 | 第14-15页 |
| 1.2 课题研究现状 | 第15-22页 |
| 1.2.1 力反馈装置研究现状 | 第15-20页 |
| 1.2.2 力反馈控制策略研究现状 | 第20-22页 |
| 1.3 课题研究内容 | 第22-23页 |
| 1.4 论文结构和章节安排 | 第23-25页 |
| 第二章 具有力反馈的针穿刺系统设计 | 第25-36页 |
| 2.1 引言 | 第25页 |
| 2.2 针穿刺系统总流程图 | 第25-26页 |
| 2.3 主手力反馈系统的硬件选型 | 第26-31页 |
| 2.3.1 电机 | 第27-29页 |
| 2.3.2 电机驱动器 | 第29页 |
| 2.3.3 力传感器及放大器 | 第29-30页 |
| 2.3.4 数据采集卡 | 第30-31页 |
| 2.4 从手端穿刺装置硬件组成 | 第31-34页 |
| 2.4.1 高精度位移平台 | 第32-33页 |
| 2.4.3 力传感器的选型 | 第33-34页 |
| 2.4.4 穿刺针的选择 | 第34页 |
| 2.5 本章小结 | 第34-36页 |
| 第三章 针穿刺力反馈装置的设计与建模 | 第36-44页 |
| 3.1 引言 | 第36页 |
| 3.2 力反馈装置的原理与结构图 | 第36-37页 |
| 3.2.1 力反馈装置原理 | 第36页 |
| 3.2.2 设计准则 | 第36-37页 |
| 3.3 力反馈装置的机械结构设计 | 第37-41页 |
| 3.3.1 直线方向力反馈的实现 | 第38-39页 |
| 3.3.2 转动方向力反馈的实现 | 第39页 |
| 3.3.3 加工与装配 | 第39-41页 |
| 3.4 机械传动的建模分析 | 第41-43页 |
| 3.5 本章小结 | 第43-44页 |
| 第四章 穿刺力的力学特性分析 | 第44-52页 |
| 4.1 引言 | 第44页 |
| 4.2 软组织的变形 | 第44-45页 |
| 4.3 针穿刺力的力学模型 | 第45-47页 |
| 4.3.1 背膜阻力 | 第46-47页 |
| 4.3.2 摩擦力 | 第47页 |
| 4.3.3 切割力 | 第47页 |
| 4.4 针穿刺实验及讨论 | 第47-51页 |
| 4.5 本章小结 | 第51-52页 |
| 第五章 力反馈控制算法与实现 | 第52-67页 |
| 5.1 引言 | 第52页 |
| 5.2 力控制策略 | 第52-60页 |
| 5.2.1 现有的力控制策略 | 第52-57页 |
| 5.2.2 本文力反馈控制算法 | 第57-59页 |
| 5.2.3 力交互控制系统的稳定性讨论 | 第59-60页 |
| 5.3 基于LabVIEW的控制系统软件实现 | 第60-66页 |
| 5.3.1 控制系统开发环境与总体架构 | 第60-62页 |
| 5.3.2 电机控制模块 | 第62-63页 |
| 5.3.3 信号采集及信号处理 | 第63页 |
| 5.3.4 力控制 | 第63-64页 |
| 5.3.5 数据显示与存储 | 第64-65页 |
| 5.3.6 软件实时性优化 | 第65-66页 |
| 5.4 本章小结 | 第66-67页 |
| 第六章 针穿刺力反馈实验 | 第67-76页 |
| 6.1 引言 | 第67页 |
| 6.2 实验系统搭建 | 第67-69页 |
| 6.2.1 主手平台 | 第67-68页 |
| 6.2.2 从手平台 | 第68-69页 |
| 6.3 实验结果 | 第69-74页 |
| 6.3.1 主手端的反馈力实时跟踪测试 | 第69-70页 |
| 6.3.2 主从双边实时力反馈控制实验 | 第70-74页 |
| 6.4 本章小结 | 第74-76页 |
| 第七章 总结与展望 | 第76-78页 |
| 7.1 全文总结 | 第76-77页 |
| 7.2 工作展望 | 第77-78页 |
| 参考文献 | 第78-85页 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 | 第85-86页 |
| 致谢 | 第86页 |
