基于混合铰链的三维桥式放大机构的建模、分析与试验

为了解决全柔顺桥式放大机构实际放大倍数过低的问题,提出了一种基于混合铰链的三维桥式放大机构。该放大机构不仅保持了传统桥式放大机构对称性好、结构紧凑、设计简单的优点,而且还能实现较高的放大倍数。为了分析三维桥式机构的放大倍数和负载能力,采用了柔度矩阵法建立了机构的静力学模型,并且在此基础上提出了一种新的性能指标,即相对放大倍数,用于评价柔性放大机构的位移损失程度。3种最常用的柔性铰链被用于三维桥式机构的分析,通过仿真结果发现,当第一级机构采用V形铰链,第二级机构采用簧片式铰链的时候,三维桥式放大机构的各项性能达到最优。最后,设计加工了放大倍数为41,相对放大倍数在0.9以上的三维桥式机构,证明了分析结果的正确性。     

用于机器人辅助穿刺手术进针策略研究的猪肝进针力建模

为研究机器人辅助肝脏穿刺手术中的进针策略以确保手术安全,基于实验数据建立了猪肝的进针力模型.方法如下:在2个新鲜离体猪肝3个不同区域内共采集了18条进针力曲线数据,根据针尖位置及进针力特征将力曲线划分为“被膜刺破前”、“进入肝脏前”和“进入肝脏后”3个阶段,然后采用已有的力模型分别进行每一阶段的进针力建模,通过对比各阶段的建模效果,确定最优的各阶段进针力模型,最后组合成完整的进针力模型.最终的进针力模型比较表明,相同个体不同区域的力模型差异较小,可以用一个力模型来表示该个体进针力特征,不同个体的进针力特征能否用一个力模型表示还需进一步验证.猪肝进针力模型的建立,可为实现机器人辅助人体肝脏穿刺手术中的进针控制和手术安全提供重要依据.     

联合力、声音信号的机器人钻骨操作

在近些年临床机器人辅助骨科手术中,机器人主要用来实现钉道定位,而后续钻削操作依然需要医生完成,因此本文主要针对机器人自主钻削展开研究。首先基于双层自适应模糊控制器实现皮质骨层钻削力控制操作,解决了钻削过程中的非线性时变问题,平衡了钻削进给速度和骨组织热损伤等问题。然后在机器人钻削过程中,分别基于时域和时频分析得到力特征...     

虎克铰干涉判定准则及其优化设计方法的研究

以工程上较常采用的由两个相同的直棱柱式铰链架构成的虎克铰作为研究对象，给出了一组在各种尺寸关系下用来判断铰链架相对运动时是否会发生干涉的数学公式．并在虚拟样机上得到了验证。基于判定准则，还提出了一种虎克铰优化设计的新方法。     

一种基于神经网络的X光图像畸变校正方法

通过对X光图像所产生畸变的分析，提出了一种基于泛化能力的神经网络系统整体校正方法。该方法只需确定网络输入输出和约束条件，无需考虑中间过多的不确定因素，即可建立空间点与图像点的映射关系，然后采用双线性变换进行灰度插值。实验表明，该方法校正效果好，能够满足对图像进行分析处理的要求。     

一种骨外科手术机器人的图像导航方法

精确目标定位和手术路径规划是将机器人用于长骨骨折内固定手术中的关键技术．文中使用了局部法对X光图像进行畸变校正；并提出了一种基于几何模型的对准方法，得到一条能够穿过髓内钉远端孔的路径，从而引导串联机器人锁定髓内钉．实验表明，该导航方法仅需一张X光图像，有足够的定位精度和稳定性，可大大减少手术时间，降低医生所受辐射剂量．     

柔性铰链及其在精密并联机器人中的应用

在总结了柔性铰链及柔性铰链并联结构的概念、类型、特点的基础上,分析了该领域国内外的最新动态及其关键技术,提出了一种新颖的大行程柔性铰链结构,并以此为被动关节,构建了大行程柔性铰链并联机器人,并给出了测试结果.该系统可在立方厘米级的工作空间内达到亚微米级的运动精度.     

基于双背景色阈值面积消去算法的B超图像轮廓提取

本文提出一种基于双背景色阈值面积消去算法的半自动单像素轮廓提取方法.通过给定的阈值,此算法可自动在图像中寻找面积小于阈值的斑点和噪声点(即空穴)并将其消除,有效解决了B超图像处理中由于斑点及噪声引起的完整单像素轮廓提取困难的问题.并基于此方法,以心房图像为例讨论了针对二维B超图像的轮廓提取方案.     

5 DOF穿戴式上肢康复机器人控制方法研究

提出了一种面向偏瘫患者,可实现单关节和多关节运动的5自由度穿戴式上肢康复机器人的控制新方法.根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,该机器人利用偏瘫患者的健肢运动的表面肌电信号(sEMG)驱动康复机械臂辅助患者患肢实现康复训练.利用肌电绝对值积分(IAV)和自回归参数模型法(AR model)对选定的上肢四块肌肉运动产生的sEMG信号进行分析,所提取的特征分别作为基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络的输入,6个上肢运动作为输出建立表面肌电信号与上肢康复动作之间的关系.试验结果表明该方法利用sEMG准确地完成了对上肢康复动作的识别.这一方法有利于提高患者运动积极性,保持正确运动的感觉,并为研究患者受损上肢表面肌电信号与肌肉运动的关系打下了基础.