【摘 要】
:
随着科学技术的发展,遥操作机器人在医疗领域具有广泛的应用前景。但是基于网络的遥操作手术机器人也面临着一些挑战,网络传输时延的存在会影响遥操作系统的稳定性和临场感。因此,本文研究了基于虚拟仿真预测的主从遥操作手术机器人系统,通过在主端控制平台建立一个虚拟手术仿真系统,有效地解决了遥操作系统因为时延而导致的不稳定问题,同时使得医生在主端控制平台上能够实时看到并感受到从端手术器械与组织的交互,提高医生的
论文部分内容阅读
随着科学技术的发展,遥操作机器人在医疗领域具有广泛的应用前景。但是基于网络的遥操作手术机器人也面临着一些挑战,网络传输时延的存在会影响遥操作系统的稳定性和临场感。因此,本文研究了基于虚拟仿真预测的主从遥操作手术机器人系统,通过在主端控制平台建立一个虚拟手术仿真系统,有效地解决了遥操作系统因为时延而导致的不稳定问题,同时使得医生在主端控制平台上能够实时看到并感受到从端手术器械与组织的交互,提高医生的临场感。首先,主端控制平台搭建一个虚拟手术仿真系统,建立组织和手术器械的仿真模型。当医生在主端操控触觉机械臂进行手术时,虚拟手术仿真系统能够模拟仿真出从端手术器械与组织的交互场景,并计算出相应的交互力,通过触觉机械臂作用在医生手上,有效地解决了时延导致的遥操作手术机器人不稳定的问题。其次,由于虚拟手术仿真系统自身亦存在不稳定问题,本文设计了一种基于无源理论的能量限制力反馈控制算法来保证虚拟手术交互过程的稳定性,并通过实验证明该算法能够保证系统稳定,且使系统具有较理想的力反馈逼真度。由于软组织力触觉模型存在着个体互异性,在手术前只能得到某种组织通用的力触觉模型,因此相应的模型可能不准确。为了能够提高交互力预测的准确度,本文利用手术过程中实时检测的手术器械位移和真实交互力数据,对虚拟组织的力触觉模型参数进行在线修正,给医生提供更接近于真实交互力的虚拟力反馈,以提高医生的临场感。最后,本文搭建了基于虚拟仿真预测的遥操作手术机器人实验平台,进行了实际实验。实验结果表明,虚拟手术仿真预测的方法能够改善有时延遥操作手术机器人系统的稳定性,提高主从轨迹跟踪的准确性;模型在线修正算法能够准确地辨识出当前手术组织部位的力触觉模型参数,从而减小虚拟交互力与真实交互力的误差。
其他文献
遵循"山水林田湖草是一个生命共同体"的先进理念,实施生态系统的整体保护、系统修复、综合治理,是加强生态文明建设的新举措。现阶段生态保护与修复的研究主要集中在内涵、机
通过梳理认罪认罚从宽制度下量刑建议的生成、内容和效力,以厘清当前语境下量刑建议的运行机制和未来发展趋势,对认罪认罚量刑建议规范化运行之障碍进行具体分析,有针对性地
高坝泄洪形成的雾化现象对枢纽下游建筑物运行、两侧岸坡稳定及生态环境可能造成危害,严重时可危及枢纽本身安全。伴随着系列原型观测、数学模型及物理模型试验等形成的雾雨强
目的:通过检测纤维蛋白原(fibrinogen,FIB)、D-二聚体等凝血指标的变化,观察髋部骨折对老年患者凝血功能的影响.方法:选择2011年1月至2012年3月在北京大学人民医院以髋部骨折入院
捅要:磨床的振动信号是由多个振动源混合而成的复杂信号,利用盲源分离技术分离混合信号成为各个振动源的单独信号能更准确地实现设备的状态监控和故障诊断。基于峭度的不动点迭
情境学习提倡为学生提供真实的活动和任务,提倡与共同体成员的合作交流.情境创设与合作交流在数学课堂教学中有其局限性,情境创设应更多地结合知识特征,合作交流应以充分的个人思
胰腺癌是一种预后很差的恶性肿瘤,目前尚无有效的筛查或早期诊断方法,确诊时往往已有转移,手术切除率低、治疗手段单一、预后差,死亡率几乎接近其发病率。
以搭载S3C2440微处理器的ARM9开发板为硬件平台,使用USB免驱摄像头作为视频图像采集设备,通过Linux内核提供的统一接口V4L2实现视频图像的采集。系统使用MJPEG算法压缩技术实
地聚物胶凝材料具有早期性能好、体积稳定性好、耐久性好等优良性能,是一种"绿色环保"的新型胶凝材料,将成为21世纪重要的生态建筑材料。文章研究了水玻璃模数、煅烧温度、碱
采用Spalart-Allmaras湍流模型,通过求解二维连续性方程,Navier-Stokes方程及污染物输运方程,模拟了具有不同屋顶形状的街道峡谷的流场及交通污染物浓度场.计算结果与风洞试验结