基于公理化设计理论的结肠镜操作手柄再设计

发布时间：2017-09-03 23:27

  本文关键词：基于公理化设计理论的结肠镜操作手柄再设计

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【摘要】：结肠镜是一种用于大肠以及小肠末端检查的内窥镜,主要应用于临床结肠疾病的诊断。但是传统的结肠镜已经不能满足单人单手操作的需要,并且目前单手操作结肠镜手柄仍存在着许多问题。这些问题主要存在于操作手柄的可操作性及人机工程学两方面。本论文的总体目标是解决上述问题,对现有的结肠镜操作手柄进行再设计,使得再设计更加符合人机工程学。为了达到这一目标,需要完成以下两个具体目标：(i)提出一种适用于人机协作类产品设计的系统设计方法,使得该类产品设计具有很好的可操作性及符合人机工程学；(ii)通过提出的设计方法对结肠镜操作手柄进行再设计,且该设计能够解决现有结肠镜操作手柄存在的问题。本论文为了达到上述目标,主要做了以下四项工作：(1)对人手的运动规律及操作力分析；(2)用公理化设计理论,对现有的操作手柄的操作手柄进行分析,从中寻找-种改善方法；(3)通过得到的改善方法对结肠镜操作手柄进行再设计；(4)建立人手及新设计的操作手柄的三维模型,并进行虚拟交互验证再设计手柄的合理性。本文通过上述工作,得到以下结论：(1)现有的设计方法对于人机协作类产品的设计并不是很适用；(2)本文中设计的操作手柄很好的解决了现有结肠镜手柄存在的可操作性及人机工程学方面的问题。本论文的主要贡献在于：(1)在设计理论与方法方面,提出了一种更加系统、有条理的人机协作类产品设计的方法；(2)在设计成果方面,设计了一种轨迹球型结肠镜操作手柄,该设计具有很强的可操作性及符合人机工程学。
【关键词】：结肠镜 人机工程学 公理化设计 人机协作
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH776.1
【目录】：

• 摘要5-6
• 英文摘要6-10
• 第1章 绪论10-12
• 1.1 课题来源10
• 1.2 研究动机10-11
• 1.3 研究目标11
• 1.4 本论文结构11-12
• 第2章 研究现状12-19
• 2.1 结肠镜检的发展与电子结肠镜12-13
• 2.2 结肠镜检查13-14
• 2.3 结肠镜先端偏转原理14-15
• 2.4 研究现状15-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第3章 人手运动及其操作力分析19-26
• 3.1 引言19
• 3.2 手部的解剖结构19-20
• 3.3 手指的运动类型及约束20-23
• 3.3.1 手指的基本运动类型20-21
• 3.3.2 手指的运动约束21-22
• 3.3.3 手指运动的基本规律22-23
• 3.4 人手握持的姿势与手指的操作力23-25
• 3.4.1 人手握持的姿势23-24
• 3.4.2 手指的操作力24-25
• 3.5 本章小结25-26
• 第4章 人机协作产品设计方法26-37
• 4.1 引言26
• 4.2 人机协作产品26-27
• 4.2.1 人机协作产品的定义26
• 4.2.2 人机协作产品设计的要点26
• 4.2.3 研究状况26-27
• 4.3 公理化设计理论27-30
• 4.3.1 公理化设计设计的基本理论27-30
• 4.4 公理化设计对于人机协作产品设计的适用性分析30-33
• 4.5 人机协作产品设计的设计范例分析33-35
• 4.6 人机协作产品设计方法35-36
• 4.6.1 人机协作产品设计公理35
• 4.6.2 设计步骤35-36
• 4.7 本章总结36-37
• 第5章 结肠镜操作手柄再设计37-60
• 5.1 引言37
• 5.2 结肠镜操作手柄的概念化设计37-43
• 5.2.1 对设计进行广义分析37-38
• 5.2.2 功能需求(FR)识别及设计参数(DP)的设定38
• 5.2.3 操作参数(OP)的设定38-39
• 5.2.4 设计独立性分析39-42
• 5.2.5 设计方案42-43
• 5.3 结肠镜操作手柄的实体化设计43-52
• 5.3.1 人机交互界面的选择43-48
• 5.3.1.1 方案分析43-45
• 5.3.1.2 方案比较45-48
• 5.3.2 设计分解48-49
• 5.3.3 实体化设计49-52
• 5.4 结肠镜操作手柄的详细设计52-55
• 5.4.1 角度控制机构的详细设计52-53
• 5.4.2 传动比的选择和驱动力的计算53-55
• 5.4.3 齿轮和蜗轮的参数确定55
• 5.5 轨迹球型设计的运动学分析55-58
• 5.6 本章总结58-60
• 第6章 三维模型虚拟人机交互60-69
• 6.1 引言60
• 6.2 SolidWorks软件平台60-61
• 6.3 人手模型的建立61-64
• 6.3.1 人手参考模型和尺寸数据61-62
• 6.3.2 人手建模过程62-64
• 6.4 结肠镜操作手柄的模型建模64-67
• 6.4.1 角度控制机构的建模64-66
• 6.4.2 手柄外壳三维建模66-67
• 6.5 人手与操作手柄虚拟交互67-68
• 6.6 本章小结68-69
• 第7章 总结与展望69-71
• 7.1 综述69
• 7.2 研究贡献69
• 7.3 研究局限性及展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 附录I75-84
• 附录II84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 路亮;;大肠镜检查单、双人操作法的对比研究[J];蚌埠医学院学报;2007年06期

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本文编号：788001