虚拟手术力反馈人机交互控制系统研究分析.pdf

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申请上海交通大学硕士学位论文 虚拟手术力反馈人机交互控制系统研究 学 校： 上海交通大学 学 院： 电子信息与电气工程学院 系 别： 仪器科学与工程系 学科专业： 测试计量技术及仪器 姓 名： 王莉娟 导 师： 蔡 萍 教授 班 级： B0703592 学 号： 10座机电话号码 上海交通大学电子信息与电气工程学院 2010 年 01 月 A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for the Degree of Master RESEARCH ON INTERACTIVE FORCE FEEDBACK CONTROL SYSTEM FOR VIRTUAL SURGERY University: Shanghai Jiao Tong University Department: Department of Instrument Science & Engineering Major: Measuring and Testing Technology & Instruments Name: Wang Lijuan Advisor: Prof. Cai Ping Class: B0703592 Student ID: 10座机电话号码 Department of Instrument Science and Engineering Shanghai Jiao Tong University January, 2010 虚拟手术力反馈人机交互控制系统研究 摘 要 虚拟手术系统是虚拟现实技术在医学领域的一项重要应用。虚拟手 术对手术规划和医生培训具有重要作用。但目前的虚拟现实技术和应用 大都集中在视觉和听觉反馈方面，在力觉交互的实现方面同实际需求还 有很大差距。在应用中往往存在电机抖动，算法冗余，，控制精度不够， 真实感欠佳等诸多问题，有待进一步研究和解决。 本课题以模仿内窥镜下心脏外科手术为切入点，对虚拟手术力反馈 交互系统的工作原理和实现方法进行深入研究；建立了系统各个环节， 包括操作者、力反馈装置和不同属性虚拟环境的基本模型，通过实际测 量和计算获得实际系统参数，并针对分析系统性能的不同研究对象建立 系统模型；分析系统基本性能，如稳定性、快速性及平稳性等，并详细 讨论不同虚拟环境、力反馈装置参数以及不同操作者行为方式对系统各

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