脑外科手术中同心管机器人路径规划算法的研究

发布时间：2022-12-08 22:10

　　随着人们物质生活的丰富与人类寿命的延长,脑外科疾病患者的数量也在逐年增长。同时,随着医疗水平的提高,微创或者无创手术也逐渐成为脑外科手术中主流的治疗手段,这种技术具有创伤小、恢复快、疼痛感轻、低副作用等特点。本课题所研究的同心管机器人就是应用于脑外科疾病微创手术的一种设备,它能够辅助医生对病变部位进行手术操作。为使同心管机器人在脑外科微创手术中能够无碰撞的从插入点到达病灶附近,本文对同心管机器人的路径规划算法和运动控制做出了研究。针对同心管机器人在脑外科手术中的应用,本文设计了同心管机器人系统,建立了同心管逆运动学的两种新方法,提出了应用于同心管机器人路径规划的RRT*-smooth算法和同心管机器人的运动控制策略。本文通过对相关设备的选型,搭建了同心管机器人系统,并提出了同心管参数的设计方案。在构建该系统的同时,本文研究了同心管机器人的正逆运动学方程,为解决逆运动学的求解问题,提出了几何分析法和查表法。在此基础上,考虑到时间和路径对同心管机器人的影响,本文在研究应用于同心管机器人的PRM算法和RRT*算法时,改进了RRT*算法,使同心管机器人在时间和路径上能够相对最优且无碰撞的由起始... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 课题研究的目的和意义
    1.3 国内外研究现状与分析
        1.3.1 国内外研究现状
        1.3.2 研究现状分析
    1.4 本课题研究内容
第2章 同心管机器人系统设计
    2.1 同心管机器人机体设计
    2.2 同心管参数设计
    2.3 同心管机器人实验平台构建
    2.4 本章小结
第3章 同心管机器人运动学分析
    3.1 正运动学分析
    3.2 逆运动学分析
        3.2.1 同心管的逆运动学几何解法
        3.2.2 同心管机器人逆运动学的查表法
    3.3 同心管工作空间分析
    3.4 本章小结
第4章 同心管机器人路径规划算法
    4.1 全局路径规划算法的分析
    4.2 RRT*-smooth算法的提出
    4.3 碰撞检测策略
    4.4 同心管机器人运动策略分析
    4.5 本章小结
第5章 同心管机器人相关实验验证
    5.1 路径规划算法实验验证
    5.2 同心管机器人运动控制策略实验验证
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]带属性的三角网格模型简化算法研究[J]. 张丽艳,周儒荣,唐杰,周来水.  计算机辅助设计与图形学学报. 2002(03)
[2]连续型机器人研究综述[J]. 孙立宁,胡海燕,李满天.  机器人. 2010(05)
[3]空间三角面片对相交判断算法[J]. 关立文,戴玉喜,王立平.  清华大学学报(自然科学版). 2017(09)

博士论文
[1]基于智能优化与RRT算法的无人机任务规划方法研究[D]. 李猛.南京航空航天大学 2012

硕士论文
[1]基于RRT的全局路径规划方法及其应用研究[D]. 王全.国防科学技术大学 2014
[2]应用于脑外科的同心管手术机器人研究[D]. 刘新.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3714225