导读:本文包含了喉部手术机器人论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:微创手术,喉部,工作空间,主从
喉部手术机器人论文文献综述
罗海风[1]（2008）在《喉部微创外科手术机器人控制系统设计与实验分析》一文中研究指出本文针对喉部微创外科手术特点设计了喉部手术机器人控制系统,开发了控制系统原型样机。基于该样机进行了系列实验,验证了机器人完成设计任务的能力,并对机器人系统的各项性能参数进行测试,为进一步改进系统提供了实验依据,本文主要工作内容如下:(1)在分析喉部微创外科手术特点基础上,对喉部微创外科手术机器人系统进行建模和仿真。首先,应用D-H方法分别建立机器人主操作手、从操作手被动支架、主动支架及末端工具的运动学模型,用Matlab软件仿真出主操作手、从操作手末端工具的工作空间,确定主从操作手之间的运动比例映射系数;然后,以喉部微创外科手术机器人从操作手运动学模型为基础,对主从操作手之间的映射实现作了详细阐述;最后,针对喉部微创外科手术机器人末端工具的不同类型特点,设计了机器人的主从非冗余及冗余控制算法。(2)研制了喉部微创外科手术机器人控制系统。首先,分析了喉部微创外科手术机器人控制系统可采用的控制模式;其次,确定了控制系统体系结构,采用PC+DSP运动控制卡实现开放式控制系统结构设计;设计并搭建了机器人控制系统硬件平台及主从控制软件,满足了医疗机器人实时操作的要求。(3)进行了喉部微创外科手术机器人的实验。首先,测量了机器人从操作手末端工具控制点处初始化误差、重复定位误差等参数;其次,对影响机器人操作能力的末端工具夹持力大小及机器人从操作手刚度进行了测量及分析;最后,进行了主从操作映射误差测量实验、支撑喉镜狭小环境下模拟物缝合实验、缝合线新型打结方法的验证实验。实验结果表明,机器人具备完成各项设计任务的能力。(本文来源于《天津大学》期刊2008-06-01）
丁杰男[2]（2008）在《具有缝合功能的喉部微创手术机器人系统设计及实现》一文中研究指出喉部微创手术是医生借助手术工具,通过喉镜狭小腔道实施的喉部手术。受到喉镜狭小空间的限制,该类手术仍无法进行复杂的手术操作。针对喉部狭小空间特点,本论文设计开发了一套具有七自由度的冗余手术机器人系统。该机器人采用主从控制模式,其末端工具的冗余自由度可有效解决喉镜空间限制,在狭小空间内实现手术缝合操作。本文以喉部微创手术机器人系统为研究对象,在以下几方面取得创新性成果:1)喉部微创手术机器人机械系统设计。针对喉部微创手术特点,将机器人分为末端工具、主动支架和被动支架叁部分进行模块化设计。将末端工具的弯曲自由度与开合动作合成,简化了机构;采用“类曲柄滑块机构”保证工具具有较大的挟持力。主动支架采用远端回转中心机构保证微创口的安全;将内窥镜固定在主动支架上,提高了机器人在图像下的配准精度。被动支架设计具有重力补偿功能,方便医生对机器人手动定位。2)针对具有冗余特性的喉部微创手术机器人系统,提出了一套适用于实时操作的冗余机器人逆运动算法。该算法通过对末端工具的弯曲关节加入扰动的办法获得冗余逆运动学的解空间。再利用多优化指标融合的办法对冗余逆运动学解排序,从而得到最优逆解。针对喉镜约束特点设计的优化指标,可以充分利用末端工具弯曲自由度避免末端工具与喉镜之间的碰撞,实现狭小空间内的手术缝合操作。3)喉部微创手术机器人狭小空间内缝合动作的验证。基于开源机器人仿真软件包,构建了喉部微创手术机器人仿真开发平台,进行了逆运动学算法进行调试和狭小空间内缝合操作的验证。并将逆运动学算法在喉部微创手术机器人样机上实现,在真实环境下验证了机器人的缝合功能。4)设计并实现了基于PC机的主从“异构”型机器人控制系统。采用分层结构的实时控制算法,通过微小扰动建立主从操作手之间的对应关系,减小了计算量;通过增加反馈环节,减小近似计算误差;采用样条插值方法减轻人手抖动。并最终实现了主从“异构”机器人精确的位置控制。设计了一系列实验对喉部微创手术机器人系统的各项性能指标进行测量。实验表明该机器人具备了临床手术对精度及灵活度的要求,可进行临床试验。(本文来源于《天津大学》期刊2008-01-01）
张静双[3]（2007）在《喉部手术机器人内部视觉系统研究》一文中研究指出本文以实验室研发的喉部手术机器人系统为研究平台,根据喉部手术的要求以及机器人自身的设计特点,构建了机器人内部视觉导引系统,研究开发其关键技术,主要包括内部视觉系统方案的确定、摄像机的标定、立体匹配、叁维重建、以及软件开发和系统集成等。本文主要工作和成果如下:根据喉部手术的特点以及手术前对机器人位置和姿态的要求,确定了机器人内部视觉系统的模式和软硬件配置,并提出了采用单目视觉构建喉部病灶区叁维图像的方案,即在单目视觉系统中采用基于主动视觉的线性自标定技术标定相机,并利用基于特征点的立体匹配方法实现目标点的叁维重建。通过实验,利用基于主动视觉的线性自标定技术,完成了对相机的自标定,并利用基于特征点的立体匹配方法,完成了点的叁维重构。由于叁维曲面是由点构成的,因此该技术也可以将目标曲面重构出来。最后对该视觉系统与机器人系统进行了集成。系统集成的过程实际上是坐标转换的过程,即机器人坐标系和图像坐标系之间的转换,它提供了视觉系统对机器人引导控制的约束参数,最终实现内部视觉系统的导航作用。借助本文的研究成果,可以快速获得病灶区的叁维图像,使医生不再需要反复调整内窥镜的位置就可以获得病灶区的叁维图像,这对于缩短手术时间、提高手术规划的准确性等具有重要的实用价值。(本文来源于《天津大学》期刊2007-06-01）
朱峰[4]（2007）在《喉部手术机器人末端工具的研究与开发》一文中研究指出本文所研究与开发的喉部手术机器人从操作手末端工具,是喉部手术机器人系统的组成部分。系统面向喉部微创外科手术,能够在支撑喉镜下进行双手操作,完成对病变组织的夹持、分离、切除、手术清淤等操作。本套系统的使用,将扩大此类手术的适应症范围、提高手术质量、减轻医生疲劳及患者痛苦、缩短康复周期。首先,根据喉部手术自身特点,对手术布局、手术操作空间、手术动作进行量化分析,给出喉部手术机器人从操作手结构设计要求;此基础上,引出从操作手的构型综合问题,并对臂部构型、腕部构型以及手部构型分别加以分析,从而得出从操作手的整体构型;并应用D-H方法建立从操作手的数学模型。其次,对喉部手术机器人末端工具加以分析并进行详细设计,得出具有自转、俯仰和开合叁自由度的末端工具整体结构,并针对若干关键结构的实现方式给出了方案;最后对末端工具的详细结构和功能进行讨论,并对关键结构进行静力学计算。建立喉部手术机器人末端工具的虚拟样机模型,使用ADAMS软件对机构进行仿真分析。从运动学的角度出发,得出各关节的速度曲线和行程范围,确保各部件间传动正常、无干涉发生;从动力学的角度出发,得出各自由度电机输出轴的负载转矩和功率曲线,为控制系统的设计以及伺服机组的选型提供理论依据。最后,确定喉部手术机器人控制系统总体方案;对控制系统硬件进行设计,包括运动控制单元、伺服电机执行单元等;采用高性能的运动控制卡获来得相当高的运动控制品质;根据动力学仿真分析结果,在MATLAB Simulink模块中建立伺服系统开环模型,从而完成对各自由度电机的选型。(本文来源于《天津大学》期刊2007-05-01）
梁修滢,李群智,丁杰男,王树新[5]（2007）在《喉部手术机器人手指系统设计》一文中研究指出喉部手术机器人手指系统是针对喉部手术自身特点及要求而开发的一套手指系统。该系统由驱动机构和末端工具两部分组成,拥有旋转和开合两个自由度,并能快速更换末端工具,使机器人具有足够的自由度与灵活性,满足手术中位姿和动作要求。动物试验证明该手指系统满足喉部手术的各种要求。(本文来源于《机械设计与制造》期刊2007年02期）
郭岳山,李群智,丁杰男,王树新[6]（2007）在《支撑喉镜下喉部手术机器人运动学模型与控制系统设计》一文中研究指出首先简要介绍了机器人的机构原理,并进行了机器人从操作手在手术过程中的运动学分析,包括从手末端工具进出喉镜的直线运动分析和工具在喉镜下进行手术的运动学分析;其次,分别建立了主操作手与从操作手的运动学模型,提出了工具在支撑喉镜下运动的主从对应运动学模型;最后设计完成了机器人控制系统,并进行了动物实验研究。(本文来源于《机电一体化》期刊2007年01期）
郭岳山[7]（2007）在《喉部手术机器人主从控制与实验系统的研究开发》一文中研究指出本文所研究与开发的主从控制喉部手术机器人主要面向喉部微创外科手术。该系统能够在狭长的喉部空间内完成对病变组织的夹持、分离、切除、手术清淤等基本手术操作。首先,分析了喉部手术的任务要求和手术的基本操作,并以此为依据,对喉部手术机器人的从手结构进行了具体分析和设计。其中,主要进行了从手位置机构、姿态机构和从手工具的设计。并且应用D-H方法对喉部手术机器人的主、从手分别建立了数学模型,最终完成支撑喉镜下主从对应运动的数学模型、进退刀数学模型的创建以及主从手工作空间分析。其次,在提出的总体控制算法的基础上,设计和开发了喉部手术机器人主从控制系统,主要包括硬件系统整体结构确定以及各自由度电机选型、运动控制卡选择,与基本手术操作相对应的各运动单元程序设计以及虚拟仿真系统的人机界面设计。再次,为了解决喉部手术机器人术前准备过程中机器人和病人之间定位难的问题,进行了定位系统设计。其基本思想为实现视觉导引下的快速移动定位。定位系统设计包括了视觉导引系统设计和手术床定位调整系统设计。最后,设计并进行了该喉部手术机器人的主从控制性能研究测试,并在此基础上完成了猪的喉部声带肿物切除手术的动物实验。手术过程中,没有对正常组织造成任何伤害,基本达到预期效果。实验结果表明,该机器人系统具有较好的安全性、灵活性、稳定性和可靠性,其设计能够满足喉部手术的要求。(本文来源于《天津大学》期刊2007-01-01）
梁修滢[8]（2007）在《喉部手术机器人从操作手设计与仿真分析》一文中研究指出本文对应用于喉部微创手术的手术机器人系统的从操作手部分进行了研究与开发。喉部微创手术是医生需要通过工具深入病人喉部深处完成的手术,受到手术空间的限制,该类手术只适用简单手术。在喉部微创手术机器人帮助下,医生可以在狭小的喉部空间内完成夹持、切除、缝合和打结等复杂手术操作。喉部微创手术机器人的出现扩大了手术适应症,减轻医生的疲劳,消除医生操作手的颤抖,提高喉部手术质量,以及缩短康复周期。首先,针对喉部手术的任务要求、手术的基本操作以及操作空间,我们科学地进行统计分析。同时分析国内外已有的同类型机器人系统,对手术机器人从操作手进行概念设计,在此基础上,提出整个喉部手术机器人从操作手的整体构型,并将其具体分为叁部分,然后对各部分进行机构设计;然后,对喉部手术机器人从操作手的各部分进行详细设计,根据各部分所确定的机构,落实其实现方式。在末端工具设计过程中,重点对从操作手手术工具的自由度和工作范围进行分析,并运用ADAMS软件对快换机构进行优化。在主动支架设计过程中,巧妙地采用了四连杆机构简化了整体结构。设计被动支架时,在满足手术要求的前提下,考虑人机工程学,设计出由两个锁紧机构控制的具有6自由度的被动支架。并建立从操作手的整体虚拟样机;最后,运用ADAMS软件对喉部手术机器人从操作手主动支架进行了运动学和动力学仿真分析。通过分析,我们得出主动支架各关节之间没有任何干涉,且各关节行程都在设计范围内。由仿真结果,我们确定了主动支架各关节的驱动电机。同时我们对从操作手的运动关节建立了虚拟的闭环控制系统,运用SIMULINK软件和ADAMS软件对从操作手的机械系统和控制系统进行联合仿真分析。通过仿真分析,本喉部手术机器人从操作手具有较好的安全性、灵活性、稳定性和可靠性,其设计理念符合喉部微创手术要求,基本达到预期效果。(本文来源于《天津大学》期刊2007-01-01）
李群智,王树新,丁杰男,郭岳山,周永春[9]（2006）在《喉部外科手术机器人系统机构设计与运动学分析》一文中研究指出研制开发了主从操作方式的喉部外科手术机器人系统,可以有效避免传统手术中医生操作的双手的干涉问题.在分析与综合支撑喉镜下喉部手术工作空间和动作要求的基础上,详细设计了从操作手的机械结构,并建立了机器人双臂的运动学方程,进行了系统运动可操作性分析.分析结果表明,直线移动关节不影响机构可操作性,系统具有较好的可操作性与可靠性,能够满足手术的要求.(本文来源于《机器人》期刊2006年06期）
周永春[10]（2006）在《喉部手术机器人系统从操作手的研究与开发》一文中研究指出本文所研究与开发的喉部手术机器人系统MicrohandⅡ主要是面向喉部微创外科手术。该系统能够在狭小的喉部空间内完成对病变组织的夹持、分离、切除,手术清淤等基本手术操作。喉部手术机器人系统可以有效地将专业医生的经验和机器人技术的特点有机地结合在一起,对于减轻医生的疲劳、消除医生操作手的颤抖、提高喉部手术质量、减轻患者痛苦以及缩短康复周期都具有重要的价值。首先,针对喉部手术的任务要求、手术的基本操作以及操作空间进行科学地统计分析。并在此基础之上,对喉部手术机器人系统从手的机械构型综合、机构设计原理、具体机械结构设计以及双臂协调操作进行了详细的阐述。并通过D-H方法建立了机器人从手的数学模型,对机器人从手结构进行了可操作性和灵活性优化;然后,根据喉部手术在狭小空间内进行操作的特点,对传统器械进行改造,采用传统的步进电机驱动方式实现由电机旋转到器械开合动作的转换,增加器械绕自身轴线的旋转机构以及实现频繁更换器械的快换机构。并且对喉部手术机器人的末端执行器——操作工具的设计方案原理、具体的机械结构设计、相关分析选型、动作实现进行了详细的说明;最后,对喉部手术机器人的从操作手、操作工具以及喉部手术机器人专用器械进行了实验研究和性能测试,确定了实验所需参数,验证了系统的稳定性和可靠性。并在此基础之上,进行了猪的喉部声带肿物切除手术的动物实验。实验结果表明,喉部手术机器人系统MicrohandⅡ具有较好的安全性、灵活性、稳定性和可靠性,其设计理念符合喉部微创手术要求,基本达到预期效果。(本文来源于《天津大学》期刊2006-01-01）
喉部手术机器人论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
喉部微创手术是医生借助手术工具,通过喉镜狭小腔道实施的喉部手术。受到喉镜狭小空间的限制,该类手术仍无法进行复杂的手术操作。针对喉部狭小空间特点,本论文设计开发了一套具有七自由度的冗余手术机器人系统。该机器人采用主从控制模式,其末端工具的冗余自由度可有效解决喉镜空间限制,在狭小空间内实现手术缝合操作。本文以喉部微创手术机器人系统为研究对象,在以下几方面取得创新性成果:1)喉部微创手术机器人机械系统设计。针对喉部微创手术特点,将机器人分为末端工具、主动支架和被动支架叁部分进行模块化设计。将末端工具的弯曲自由度与开合动作合成,简化了机构;采用“类曲柄滑块机构”保证工具具有较大的挟持力。主动支架采用远端回转中心机构保证微创口的安全;将内窥镜固定在主动支架上,提高了机器人在图像下的配准精度。被动支架设计具有重力补偿功能,方便医生对机器人手动定位。2)针对具有冗余特性的喉部微创手术机器人系统,提出了一套适用于实时操作的冗余机器人逆运动算法。该算法通过对末端工具的弯曲关节加入扰动的办法获得冗余逆运动学的解空间。再利用多优化指标融合的办法对冗余逆运动学解排序,从而得到最优逆解。针对喉镜约束特点设计的优化指标,可以充分利用末端工具弯曲自由度避免末端工具与喉镜之间的碰撞,实现狭小空间内的手术缝合操作。3)喉部微创手术机器人狭小空间内缝合动作的验证。基于开源机器人仿真软件包,构建了喉部微创手术机器人仿真开发平台,进行了逆运动学算法进行调试和狭小空间内缝合操作的验证。并将逆运动学算法在喉部微创手术机器人样机上实现,在真实环境下验证了机器人的缝合功能。4)设计并实现了基于PC机的主从“异构”型机器人控制系统。采用分层结构的实时控制算法,通过微小扰动建立主从操作手之间的对应关系,减小了计算量;通过增加反馈环节,减小近似计算误差;采用样条插值方法减轻人手抖动。并最终实现了主从“异构”机器人精确的位置控制。设计了一系列实验对喉部微创手术机器人系统的各项性能指标进行测量。实验表明该机器人具备了临床手术对精度及灵活度的要求,可进行临床试验。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
喉部手术机器人论文参考文献
[1].罗海风.喉部微创外科手术机器人控制系统设计与实验分析[D].天津大学.2008
[2].丁杰男.具有缝合功能的喉部微创手术机器人系统设计及实现[D].天津大学.2008
[3].张静双.喉部手术机器人内部视觉系统研究[D].天津大学.2007
[4].朱峰.喉部手术机器人末端工具的研究与开发[D].天津大学.2007
[5].梁修滢,李群智,丁杰男,王树新.喉部手术机器人手指系统设计[J].机械设计与制造.2007
[6].郭岳山,李群智,丁杰男,王树新.支撑喉镜下喉部手术机器人运动学模型与控制系统设计[J].机电一体化.2007
[7].郭岳山.喉部手术机器人主从控制与实验系统的研究开发[D].天津大学.2007
[8].梁修滢.喉部手术机器人从操作手设计与仿真分析[D].天津大学.2007
[9].李群智,王树新,丁杰男,郭岳山,周永春.喉部外科手术机器人系统机构设计与运动学分析[J].机器人.2006
[10].周永春.喉部手术机器人系统从操作手的研究与开发[D].天津大学.2006