隨著內窺鏡技術的不斷發(fā)展,結腸鏡已經廣泛應用于臨床結腸疾病的診斷。電子結腸鏡的出現,使得醫(yī)生操作結腸鏡的方式由雙人法轉變?yōu)閱稳朔?傳統(tǒng)的結腸鏡操作手柄已經不能滿足單人單手操作的需要。為了解決這一問題,本文結合人體工程學原理和公理設計相關理論,首次提出了人機交互產品的再設計方法——時間域法,并利用該方法對結腸鏡操作手柄進行再設計。經過再設計的手柄具有傳統(tǒng)手柄的全部基本功能,且能夠滿足單手完成所有結腸鏡檢查操作需要,符合人手運動規(guī)律,降低了操作復雜度。本文首先從人體工程學角度出發(fā),對人手的運動規(guī)律做了歸納和總結,分析了握持狀態(tài)下人手手指的操作力；然后在機器人的范疇內,將結腸鏡彎曲部視為一種蜿蜒型機器人并利用D-H算法對其運動學進行分析,得到手柄角度控制機構的驅動參數與彎曲部運動參數之間的關系。之后,在公理設計理論基礎上提出一種新的再設計方法,對結腸鏡操作手柄及其角度控制機構進行再設計。最后,基于人體測量學和人手握持狀態(tài)下的運動規(guī)律,建立了具有單一手掌結構16自由度的人手三維模型,并在SolidWorks軟件環(huán)境下將其和手柄模型進行虛擬交互,通過虛擬環(huán)境和原型樣機兩個方面的交互結果初步驗證了... 

【文章來源】：華東理工大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 內窺鏡技術
    1.2 結腸鏡的發(fā)展與電子結腸鏡
    1.3 結腸鏡檢查法
    1.4 課題的提出
    1.5 國內外研究現狀
        1.5.1 國內研究現狀
        1.5.2 國外研究現狀
        1.5.3 文獻綜述小結
    1.6 研究內容與論文結構
        1.6.1 論文的研究內容
        1.6.2 論文的結構安排
第2章 人手的運動規(guī)律及操作力分析
    2.1 引言
    2.2 人手的解剖結構
    2.3 人手的運動規(guī)律
        2.3.1 手指的基本運動分類
        2.3.2 手指的運動約束
        2.3.3 人手手指運動的基本規(guī)律
    2.4 人手握持的姿勢與手指的操作力
        2.4.1 人手握持的姿勢
        2.4.2 手指的操作力
    2.5 本章小結
第3章 結腸鏡彎曲部的運動學分析
    3.1 引言
    3.2 機器人學的相關理論
        3.2.1 串聯機器人的分類
        3.2.2 機器人驅動方式及線驅動機器人
    3.3 結腸鏡彎曲部的運動學模型的建立
        3.3.1 結腸鏡彎曲部的結構
        3.3.2 正運動學分析
        3.3.3 逆運動學分析
        3.3.4 彎曲部操作空間分析
    3.4 本章小結
第4章 結腸鏡操作手柄的再設計
    4.1 引言
    4.2 公理化設計理論
        4.2.1 公理設計的基本理論
        4.2.2 公理設計在人機工程學中的應用
        4.2.3 一種基于公理設計的新方法——時間域法
    4.3 結腸鏡手柄的方案設計
        4.3.1 結腸鏡手柄的功能需求分析
        4.3.2 同一時間域中人手所能提供的動作{UAs}
        4.3.3 結腸鏡手柄{FRs}的時間域分類
        4.3.4 結腸鏡手柄{FRs}和人手{UAs}之間的映射求解
        4.3.5 結腸鏡手柄的概念設計和人機交互界面設計
    4.4 結腸鏡手柄的角度控制機構設計
        4.4.1 角度控制機構的系統(tǒng)設計
        4.4.2 傳動比的選擇和驅動力的計算
        4.4.3 齒輪和蝸輪的參數確定
    4.5 本章小結
第5章 實驗平臺的建立與驗證
    5.1 引言
    5.2 SolidWorks軟件簡介
    5.3 人手模型建模
        5.3.1 人手參考模型和尺寸數據
        5.3.2 人手建模過程
    5.4 結腸鏡手柄模型建模
        5.4.1 角度控制機構的建模
        5.4.2 手柄外殼建模
    5.5 人手與結腸鏡手柄的虛擬交互
    5.6 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文所做的工作
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
附錄Ⅰ
附錄Ⅱ


【參考文獻】：
期刊論文
[1]線驅動連續(xù)型機器人的運動學分析與仿真[J]. 胡海燕,王鵬飛,孫立寧,趙勃,李滿天.  機械工程學報. 2010(19)
[2]電子結腸鏡的操作方法再探討[J]. 高革,曹建彪,王繼恒,王曉偉.  臨床誤診誤治. 2009(04)
[3]如何實現結腸鏡雙人操作法向單人操作法的成功轉變[J]. 李初俊,潘新智.  中國消化內鏡. 2008(03)
[4]大腸鏡檢查單、雙人操作法的對比研究[J]. 路亮.  蚌埠醫(yī)學院學報. 2007(06)
[5]大腸鏡常見的結袢及解除袢曲的方法[J]. 劉思德,姜泊,周殿元.  中國消化內鏡. 2007(09)
[6]基于SolidWorks自動繪制漸開線齒輪模型的研究[J]. 龐璐,丁俊.  武漢理工大學學報. 2006(09)
[7]線驅動擬人臂機器人機構與前向運動學分析[J]. 陳泉柱,陳偉海,張建斌.  北京航空航天大學學報. 2006(08)
[8]基于Solidworks的齒輪三維造型方法研究[J]. 王秀玲.  機械設計與制造. 2006(04)
[9]齒輪實體參數化造型的新途徑[J]. 閆棟梁,陳修龍,鄧昱.  成組技術與生產現代化. 2005(01)
[10]內窺鏡前端避障中的手柄自動控制裝置[J]. 闕昊,張寶軍,錢晉武.  機電一體化. 2004(01)

碩士論文
[1]手部運動仿真技術的研究[D]. 宮可想.首都師范大學 2005



本文編號：3137254