前列腺粒子植入机器人人机交互控制
发布时间：2021-12-11 09:15
随着现代化生活水平的提高,前列腺癌的发病率逐渐增加。而前列腺粒子植入手术是采用靶点治疗的方法,具有对人体伤害小、术后能快速复原且不易复发等优点,被广泛的应用到前列腺癌的治疗中。但传统前列腺粒子植入手术对医生医术要求高、效率低、医生易疲劳及易产生辐射性伤害。而前列腺粒子植入机器人出现弥补了传统手术的缺点,但现有前列腺粒子植入机器人控制系统操作复杂、专业性要求高、实用性差以及智能化低,而人机交互控制系统是机器人的核心,故本文设计出一款前列腺粒子植入机器人人机交互控制系统。首先,建立前列腺粒子植入机器人模型并进行运动学分析与仿真验证。利用D-H法进行机器人模型的建立与正运动学和逆运动学分析;使用MATLAB中Robotics Toolbox进行机器人运动学验证与运动轨迹仿真,通过仿真对运动过程中速度与加速度进行分析。其次,根据前列腺粒子植入机器人的主从异构特点,研究出了笛卡尔坐标系下增量式主从映射策略:增量式位置映射、比例映射、主从映射调整、主从一致映射。为提高机器人系统的安全性和使用性能,设计出防碰撞方法、主操作手信号数字滤波算法和粒子植入外针力反馈方法。使用C++语言利用Visual S...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统粒子植入手术Fig.1-1Thetraditionalsurgeryofparticleimplantation
系统、da Vinci 系统和我国的 Micro Hand A 等机器人系统。虽然究起步较晚，但由于国家基金等大力支持，许多企业或高校也陆邻域的研究并取得了阶段性研究成果。 国外研究现状与分析a Vinci 系统是由美国 Intuitive Surgical 公司研制出的世界上仅有市场的微创机器人系统之一[18-21]，其主要特点是操作环境人性化和能够进行高清立体图像显示[22]。该系统主要包括主操作台，从显示等部分。操作工作台主要包括三维立体显示系统、主操作手脚踏板等，如 1-2 图所示；其中，控制面板主要用于参数输入、作和报警提示等。机器人的工作状态和自检情况能够通过弹出窗以及声音等方式进行提示[23]；该系统通过图像坐标系下的主从映成了一致性直觉控制，其中数据处理包括笛卡尔坐标系下的坐标正逆运动学方程求解已经反馈信息处理等。其缺点包括体积庞大之间易产生运动干涉，术前调整复杂延长了术前准备时间以及造维护费用高。
波南洋理工大学于 2004 年开发了一款前列腺介入系统，如 1-3 图机器人系统是 9 自由度手动操作，其机器人系统包括带有图像采集卡 机、运动控制卡、超声波机、机器人本体。PC 机的主要功能是操作器、从超声机获取图像并处理、显示可视化界面。医生结合可视化的界面配合超声波扫描，通过划定前列腺的界限帮助计算机产生一个精腺三维模型并显示到主界面上，医生可以基于该模型进行介入轨迹术。超声波机主要功能是获取超声探头探测的二维前列腺横断面图像并像依次传送到图像采集卡中[27-28]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]MATLAB Robotics在机器人设计中的应用简析[J]. 肖勇,康献民,高勇,丁亮. 机械工程师. 2016(11)
[2]基于Matlab的IIR数字滤波器快速设计[J]. 王昊远,施展,崔永进. 电子科技. 2015(12)
[3]磁共振定位CT导引前列腺穿刺活检的临床应用[J]. 廖歆,任忠怀,任龙,姜丹,陈浩. 西部医学. 2015(04)
[4]局部进展期前列腺癌的治疗策略[J]. 张大宏. 临床泌尿外科杂志. 2015(03)
[5]水平多关节机械手运动学分析与仿真[J]. 董辉,李林鑫. 浙江工业大学学报. 2013(05)
[6]医疗机器人的手术应用研究[J]. 郑海洋,马磊,张译寒,杨璐,雷应波. 装备制造技术. 2013(09)
[7]中国前列腺癌发病现状和流行趋势分析[J]. 韩苏军,张思维,陈万青,李长岭. 临床肿瘤学杂志. 2013(04)
[8]从面向方面程序设计的定义到面向方面程序设计语言[J]. 古思山,蔡树彬,李师贤. 计算机科学. 2011(10)
[9]放射性粒子植入治疗前列腺癌的进展[J]. 赵全兵,李启忠. 现代泌尿生殖肿瘤杂志. 2009(01)
[10]基于DSP芯片的机器人运动控制卡设计[J]. 李长峰,王明宇,尤波. 哈尔滨理工大学学报. 2003(05)
博士论文
[1]前列腺周围脂肪与前列腺癌进展性的相关性研究[D]. 张强.青岛大学 2016
[2]CT微创介入实时机器人导航系统研究[D]. 张肖.中国人民解放军医学院 2016
[3]125I粒子植入治疗肝肺转移瘤的基础实验和临床应用[D]. 李杰.苏州大学 2016
[4]具有力感知的腹腔镜微创手术从动机器人的研究[D]. 蒋峻.上海交通大学 2014
[5]微创机器人机构设计方法与主从映射策略研究[D]. 李建民.天津大学 2012
[6]基于三维超声图像的穿刺手术机器人辅助系统研究[D]. 孙银山.哈尔滨工业大学 2011
[7]腹腔镜微创外科手术机器人控制系统研究[D]. 鞠浩.南开大学 2009
硕士论文
[1]微创手术机器人实时系统构建与主从控制策略[D]. 曲效锋.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于Arduino Mega2560的前列腺粒子植入机器人控制系统研究[D]. 李斌.哈尔滨理工大学 2016
[3]多工业机器人基座标系标定及协同作业研究与实现[D]. 吴潮华.浙江大学 2015
[4]基于光学导航和力交互的手术机器人人机协同控制方法[D]. 王内.上海交通大学 2013
[5]基于MRI的乳腺治疗机器人设计及仿真[D]. 李玉琴.哈尔滨理工大学 2012
[6]基于PMAC的前列腺活检机器人控制系统研究[D]. 刘军.哈尔滨理工大学 2012
本文编号：3534411
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统粒子植入手术Fig.1-1Thetraditionalsurgeryofparticleimplantation
系统、da Vinci 系统和我国的 Micro Hand A 等机器人系统。虽然究起步较晚，但由于国家基金等大力支持，许多企业或高校也陆邻域的研究并取得了阶段性研究成果。 国外研究现状与分析a Vinci 系统是由美国 Intuitive Surgical 公司研制出的世界上仅有市场的微创机器人系统之一[18-21]，其主要特点是操作环境人性化和能够进行高清立体图像显示[22]。该系统主要包括主操作台，从显示等部分。操作工作台主要包括三维立体显示系统、主操作手脚踏板等，如 1-2 图所示；其中，控制面板主要用于参数输入、作和报警提示等。机器人的工作状态和自检情况能够通过弹出窗以及声音等方式进行提示[23]；该系统通过图像坐标系下的主从映成了一致性直觉控制，其中数据处理包括笛卡尔坐标系下的坐标正逆运动学方程求解已经反馈信息处理等。其缺点包括体积庞大之间易产生运动干涉，术前调整复杂延长了术前准备时间以及造维护费用高。
波南洋理工大学于 2004 年开发了一款前列腺介入系统，如 1-3 图机器人系统是 9 自由度手动操作，其机器人系统包括带有图像采集卡 机、运动控制卡、超声波机、机器人本体。PC 机的主要功能是操作器、从超声机获取图像并处理、显示可视化界面。医生结合可视化的界面配合超声波扫描，通过划定前列腺的界限帮助计算机产生一个精腺三维模型并显示到主界面上，医生可以基于该模型进行介入轨迹术。超声波机主要功能是获取超声探头探测的二维前列腺横断面图像并像依次传送到图像采集卡中[27-28]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]MATLAB Robotics在机器人设计中的应用简析[J]. 肖勇,康献民,高勇,丁亮. 机械工程师. 2016(11)
[2]基于Matlab的IIR数字滤波器快速设计[J]. 王昊远,施展,崔永进. 电子科技. 2015(12)
[3]磁共振定位CT导引前列腺穿刺活检的临床应用[J]. 廖歆,任忠怀,任龙,姜丹,陈浩. 西部医学. 2015(04)
[4]局部进展期前列腺癌的治疗策略[J]. 张大宏. 临床泌尿外科杂志. 2015(03)
[5]水平多关节机械手运动学分析与仿真[J]. 董辉,李林鑫. 浙江工业大学学报. 2013(05)
[6]医疗机器人的手术应用研究[J]. 郑海洋,马磊,张译寒,杨璐,雷应波. 装备制造技术. 2013(09)
[7]中国前列腺癌发病现状和流行趋势分析[J]. 韩苏军,张思维,陈万青,李长岭. 临床肿瘤学杂志. 2013(04)
[8]从面向方面程序设计的定义到面向方面程序设计语言[J]. 古思山,蔡树彬,李师贤. 计算机科学. 2011(10)
[9]放射性粒子植入治疗前列腺癌的进展[J]. 赵全兵,李启忠. 现代泌尿生殖肿瘤杂志. 2009(01)
[10]基于DSP芯片的机器人运动控制卡设计[J]. 李长峰,王明宇,尤波. 哈尔滨理工大学学报. 2003(05)
博士论文
[1]前列腺周围脂肪与前列腺癌进展性的相关性研究[D]. 张强.青岛大学 2016
[2]CT微创介入实时机器人导航系统研究[D]. 张肖.中国人民解放军医学院 2016
[3]125I粒子植入治疗肝肺转移瘤的基础实验和临床应用[D]. 李杰.苏州大学 2016
[4]具有力感知的腹腔镜微创手术从动机器人的研究[D]. 蒋峻.上海交通大学 2014
[5]微创机器人机构设计方法与主从映射策略研究[D]. 李建民.天津大学 2012
[6]基于三维超声图像的穿刺手术机器人辅助系统研究[D]. 孙银山.哈尔滨工业大学 2011
[7]腹腔镜微创外科手术机器人控制系统研究[D]. 鞠浩.南开大学 2009
硕士论文
[1]微创手术机器人实时系统构建与主从控制策略[D]. 曲效锋.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于Arduino Mega2560的前列腺粒子植入机器人控制系统研究[D]. 李斌.哈尔滨理工大学 2016
[3]多工业机器人基座标系标定及协同作业研究与实现[D]. 吴潮华.浙江大学 2015
[4]基于光学导航和力交互的手术机器人人机协同控制方法[D]. 王内.上海交通大学 2013
[5]基于MRI的乳腺治疗机器人设计及仿真[D]. 李玉琴.哈尔滨理工大学 2012
[6]基于PMAC的前列腺活检机器人控制系统研究[D]. 刘军.哈尔滨理工大学 2012
本文编号：3534411
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