發(fā)布時(shí)間：2021-01-30 02:16

　　虛擬手術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用分支,其通過(guò)計(jì)算機(jī)和交互設(shè)備再現(xiàn)真實(shí)手術(shù)中的視覺(jué)和力覺(jué)信息,讓醫(yī)生獲得真實(shí)手術(shù)的操作體驗(yàn)。真實(shí)感既是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本要求也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)追求的終極目標(biāo),本文對(duì)影響力覺(jué)真實(shí)感的主要因素進(jìn)行了分析,對(duì)虛擬手術(shù)力覺(jué)反饋真實(shí)感評(píng)價(jià)的方法與準(zhǔn)則進(jìn)行了探討。以虛擬胸腔鏡手術(shù)和虛擬心血管介入手術(shù)為對(duì)象,從力反饋控制角度研究了提升虛擬手術(shù)力反饋真實(shí)感的方法。在分析介紹力反饋裝置結(jié)構(gòu)形態(tài)與操作方式、虛擬環(huán)境力學(xué)建模以及力覺(jué)渲染真實(shí)感的評(píng)價(jià)方式的基礎(chǔ)上,從不同類型操作的力覺(jué)感知模式對(duì)真實(shí)感評(píng)價(jià)的量化指標(biāo)要求、裝置透明性的評(píng)價(jià)方法以及力反饋真實(shí)感對(duì)執(zhí)行器的性能要求三個(gè)方面入手,對(duì)力反饋真實(shí)感評(píng)價(jià)方式進(jìn)行了探討,提出了評(píng)價(jià)力反饋真實(shí)感的方法和指標(biāo)。并據(jù)此對(duì)虛擬胸腔鏡手術(shù)和虛擬心血管介入手術(shù)力反饋控制效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。剛性力覺(jué)反饋交互裝置中的摩擦和重力會(huì)影響裝置的透明性;而建模不精確、變參數(shù)和線傳動(dòng)的滑移等因素也會(huì)影響力反饋控制精度,這對(duì)系統(tǒng)魯棒性提出了要求。本文使用滑模控制消除參數(shù)變化和建模不精確等因素的影響,提高系統(tǒng)魯棒性。并設(shè)計(jì)干擾觀測(cè)器消除重力補(bǔ)償不精確,為了提高裝置透... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

虛擬現(xiàn)實(shí)真實(shí)感

圖1-2 Karlsruhe大學(xué)的虛擬腹腔境手術(shù)系統(tǒng)1-2 Virtual laparoscopy surgery system of karlsruhe universit部手術(shù)仿真系統(tǒng)[28]可以通過(guò)圖像漫游來(lái)觀察組織虛擬手術(shù)刀和夾持鉗對(duì)虛擬腹腔組織進(jìn)行操作。

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章 緒論第 4頁(yè)圖1-3 中科院自動(dòng)化所開(kāi)發(fā)的虛擬外科手術(shù)臺(tái)Fig. 1-3 Virtual surgery platform developed by Institute ofAutomation, CAS圖1-4 Boston Dynamics中心開(kāi)發(fā)的血管縫合虛擬手術(shù)系統(tǒng)Fig. 1-4 System of virtual vessel suture surgery developed by Boston Dynamics圖 1-4 為美國(guó)波士頓動(dòng)力學(xué)研究中心(BoSton Dynamics)開(kāi)發(fā)的血管縫合虛擬手術(shù)系統(tǒng)[31]，使用了兩個(gè) Phantom 力觸覺(jué)界面、分別運(yùn)行仿真程序的微機(jī)和顯示圖像的圖形工作站。利用該系統(tǒng)，外科醫(yī)生可以手持虛擬手術(shù)鉗，夾著虛擬縫針對(duì)斷裂血管進(jìn)行縫合訓(xùn)練。圖 1-5 Mentice VIST 模擬器產(chǎn)品Fig. 1-5 Mentice VIST

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]血管介入手術(shù)主從導(dǎo)管機(jī)器人滑模控制[J]. 趙希梅,游健康,劉浩,李洪誼.  沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)
[2]面向直接示教的機(jī)器人零力控制[J]. 游有鵬,張宇,李成剛.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(03)
[3]血管介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)力反饋的模糊融合[J]. 趙德朋,劉達(dá).  機(jī)器人. 2013(01)
[4]虛擬手術(shù)力反饋裝置反饋力內(nèi)�？刂芠J]. 武博,蔡萍,胡陟,蔣峻,謝叻.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2011(24)
[5]虛擬手術(shù)中縫合線打結(jié)的仿真研究[J]. 廖志芳,涂帥,郁松,樊曉平.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2011(20)
[6]基于復(fù)合控制策略的柔性關(guān)節(jié)機(jī)械手軌跡跟蹤研究[J]. 王明錄.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2011(06)
[7]帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)與打滑的理論與實(shí)驗(yàn)分析[J]. 王艷.  滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2011(01)
[8]非線性積分滑模控制方法[J]. 李鵬,鄭志強(qiáng).  控制理論與應(yīng)用. 2011(03)
[9]基于H∞范數(shù)優(yōu)化的干擾觀測(cè)器的魯棒設(shè)計(jì)[J]. 尹正男,蘇劍波,劉艷濤.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2011(03)
[10]基于遺傳算法的PID控制器參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 牛薌潔,王玉潔,唐劍.  計(jì)算機(jī)仿真. 2010(11)

博士論文
[1]心血管微創(chuàng)介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 楊雪.燕山大學(xué) 2014
[2]用于微創(chuàng)介入手術(shù)的導(dǎo)管導(dǎo)向機(jī)器人研究[D]. 李顯凌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[3]柔性機(jī)械手非奇異終端滑�？刂品椒ǖ难芯縖D]. 王艷敏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[4]柔性多體系統(tǒng)建模與控制[D]. 張國(guó)慶.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3008041