虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)力反饋交互裝置設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、由于內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)的先進(jìn)性，使得越來越多的病患者選擇該類手術(shù)作為醫(yī)療手段。隨著患者需求的日益上升，對掌握手術(shù)技能的醫(yī)護(hù)人員的需求也在增加。基于膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的特點(diǎn)，教育與培訓(xùn)專門的關(guān)節(jié)鏡手術(shù)人員往往需要很高的投入，存在很大的困難。
　　 虛擬外科手術(shù)可以解決醫(yī)療培訓(xùn)上的難題。在虛擬醫(yī)療培訓(xùn)中，力覺交互技術(shù)有著重要的意義。通過力反饋技術(shù)，醫(yī)生與虛擬手術(shù)場景進(jìn)行交互時(shí)，可以感覺到力覺信息，使培訓(xùn)的真實(shí)性得到提高，更加準(zhǔn)確、可靠。

2、>　　 本課題是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用研究，針對膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)，設(shè)計(jì)出一款用于手術(shù)仿真操作的力反饋交互裝置。主要從以下方面進(jìn)行了分析和研究:
　　 (1)交互裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對實(shí)際膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)操作過程的分析研究，提出了力反饋交互裝置設(shè)計(jì)上的指標(biāo)和原則。設(shè)計(jì)出出力反饋交互裝置機(jī)械裝置，并根據(jù)需求改良其各項(xiàng)參數(shù)，選取合適的器件，加工制造出交互裝置硬件實(shí)物。
　　 (2)交互裝置性能分析。圍繞交互裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以機(jī)器人運(yùn)動(dòng)

3、學(xué)理論對其進(jìn)行了正解分析，建立交互裝置的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)模型進(jìn)行反饋力分解運(yùn)算。圍繞力反饋交互裝置的反饋力生成原理，研究了實(shí)現(xiàn)力反饋過程中的電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出原理以及堵轉(zhuǎn)引起的電機(jī)升溫問題，提出了相關(guān)使用安全措施。
　　 (3)控制策略研究。對常用控制策略做出研究，選用了PI控制策略作為交互設(shè)備的電機(jī)控制策略，并進(jìn)行了電機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件開發(fā)。
　　 (4)將交互裝置與虛擬手術(shù)軟件系統(tǒng)結(jié)合，搭建出虛擬手術(shù)平臺。
　　 本文完成