虛擬手術(shù)力反饋人機(jī)交互控制系統(tǒng)研究.pdf

1、虛擬手術(shù)系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要應(yīng)用。虛擬手術(shù)對手術(shù)規(guī)劃和醫(yī)生培訓(xùn)具有重要作用。但目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和應(yīng)用大都集中在視覺和聽覺反饋方面,在力覺交互的實(shí)現(xiàn)方面同實(shí)際需求還有很大差距。在應(yīng)用中往往存在電機(jī)抖動,算法冗余,控制精度不夠,真實(shí)感欠佳等諸多問題,有待進(jìn)一步研究和解決。本課題以模仿內(nèi)窺鏡下心臟外科手術(shù)為切入點(diǎn),對虛擬手術(shù)力反饋交互系統(tǒng)的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行深入研究;建立了系統(tǒng)各個環(huán)節(jié),包括操作者、力反饋裝置和不同屬性

2、虛擬環(huán)境的基本模型,通過實(shí)際測量和計算獲得實(shí)際系統(tǒng)參數(shù),并針對分析系統(tǒng)性能的不同研究對象建立系統(tǒng)模型;分析系統(tǒng)基本性能,如穩(wěn)定性、快速性及平穩(wěn)性等,并詳細(xì)討論不同虛擬環(huán)境、力反饋裝置參數(shù)以及不同操作者行為方式對系統(tǒng)各項(xiàng)性能的影響,提出優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計以及提高系統(tǒng)性能的基本方法;分析了力反饋控制的基本方法,采用基于PI參數(shù)自整定與阻抗控制相結(jié)合的控制策略對系統(tǒng)進(jìn)行力反饋控制;結(jié)合WTK軟件平臺,在Virtual Studio開發(fā)環(huán)境下,進(jìn)行力