虚拟手术中的接触力计算及力反馈装置设计
| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第14-25页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第14-18页 |
| 1.1.1 虚拟手术及力反馈技术 | 第14-16页 |
| 1.1.2 微创手术力反馈装置 | 第16-18页 |
| 1.2 国内外现状及发展趋势 | 第18-23页 |
| 1.2.1 虚拟手术国内外现状 | 第18-20页 |
| 1.2.2 微创手术力反馈装置国内外现状 | 第20-23页 |
| 1.3 本文的主要研究内容 | 第23-24页 |
| 1.4 本文的组织结构 | 第24-25页 |
| 第二章 虚拟手术中的力学分析 | 第25-42页 |
| 2.1 刚体与变形体的接触力分析 | 第25-29页 |
| 2.1.1 刚体与变形体的粒子表示 | 第25-27页 |
| 2.1.2 接触碰撞的受力分析 | 第27-28页 |
| 2.1.3 变形体总的受力分析 | 第28-29页 |
| 2.2 变形体内力与有限元方法 | 第29-33页 |
| 2.2.1 格林应变张量 | 第29-31页 |
| 2.2.2 形函数 | 第31-32页 |
| 2.2.3 变形体的势能 | 第32-33页 |
| 2.3 拉格朗日动力学 | 第33-39页 |
| 2.3.1 约束理论与虚功原理 | 第33-37页 |
| 2.3.2 耗散函数的拉格朗日方程 | 第37-39页 |
| 2.4 线性互补问题 | 第39-41页 |
| 2.4.1 二次规划方法 | 第39-40页 |
| 2.4.2 高斯-赛德尔方法 | 第40-41页 |
| 2.5 本章小结 | 第41-42页 |
| 第三章 带摩擦的接触力计算 | 第42-58页 |
| 3.1 接触力计算实现环境 | 第42页 |
| 3.2 接触力计算实现方法 | 第42-53页 |
| 3.2.1 碰撞检测 | 第43-44页 |
| 3.2.2 插值 | 第44-45页 |
| 3.2.3 构建线性互补问题 | 第45-47页 |
| 3.2.4 建立摩擦约束 | 第47-48页 |
| 3.2.5 总约束方程的建立 | 第48-50页 |
| 3.2.6 总约束方程的求解 | 第50-52页 |
| 3.2.7 实验方法 | 第52页 |
| 3.2.8 统计学分析 | 第52-53页 |
| 3.3 接触力计算测试结果 | 第53-55页 |
| 3.4 带摩擦接触力计算讨论 | 第55-56页 |
| 3.5 结论 | 第56-57页 |
| 3.6 本章小结 | 第57-58页 |
| 第四章 六自由度虚拟手术力反馈装置的设计 | 第58-70页 |
| 4.1 虚拟手术力反馈装置的设计思想 | 第58-61页 |
| 4.2 运动学分析 | 第61-68页 |
| 4.2.1 运动学正解 | 第61-64页 |
| 4.2.2 运动学反解 | 第64-65页 |
| 4.2.3 电机反馈力矩的计算 | 第65-68页 |
| 4.3 装置参数选取及校验 | 第68-69页 |
| 4.4 本章小结 | 第69-70页 |
| 第五章 软件硬件连接与测试 | 第70-86页 |
| 5.1 力反馈装置的测试 | 第70-78页 |
| 5.1.1 力反馈装置实物 | 第70-71页 |
| 5.1.2 闭环控制系统 | 第71-74页 |
| 5.1.3 装置力反馈测试材料和方法 | 第74-75页 |
| 5.1.4 装置力反馈测试结果 | 第75-78页 |
| 5.1.5 力反馈测试讨论 | 第78页 |
| 5.2 软硬件之间的异步传输机制 | 第78-81页 |
| 5.3 虚拟膝关节镜游离体摘除手术的实现 | 第81-84页 |
| 5.4 本章小结 | 第84-86页 |
| 总结与展望 | 第86-89页 |
| 全文总结 | 第86-87页 |
| 设想与展望 | 第87-89页 |
| 参考文献 | 第89-92页 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的论文 | 第92-94页 |
| 致谢 | 第94页 |
