外科手术机器人技术发展现状及关键技术分析

外科诊疗是医疗机器人研究和应用最广泛也是比较成熟的领域,目前研究主要集中在脑神经外科、整形外科、介入式无损检测、角膜移植等领域.为促进我国医疗机器人技术的研究和发展,在充分论述医疗机器人研究意义的基础上,对国内外典型外科手术机器人的研究及应用状况作了详细介绍,并对研究医疗机器人所涉及的手术机器人机构、医学三维图像建模、虚拟手术仿真、遥操作网络传输等关键技术进行了详尽的分析,同时指出了今后的发展方向.     

一种基于图像导航的骨外科手术机器人系统

髓内钉远端孔锁定是目前长骨骨折内固定手术中的难题.介绍了一种机器人外科手术系统及作为其核心技术的图像导航方法.首先对X光图像进行畸变矫正和对比度增强,然后提出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三维路径,从而引导串联机器人锁定髓内钉.系统还包括虚拟手术仿真子系统和遥操作子系统,可以模拟、监控手术过程,并可使医生远距离操作系统完成手术.实验表明,该系统能成功实现用机器人锁定髓内钉.并且与传统手术方法相比,具有较高的定位精度和稳定性,可以大大减少手术所需时间,降低医生所受辐射剂量.     

计算机辅助外科手术中医疗机器人技术研究综述

在计算机辅助手术领域中医疗机器人技术是目前一个研究热点。介绍医疗机器人技术的概念以及在计算机辅助手术中应用的必要性;针对医疗机器人技术在计算机辅助手术领域中的国内外研究现状,从骨外科、神经外科、窥镜外科和介入治疗等四个方面,分别进行了详细综述,并介绍具有代表性的外科手术机器人系统;通过分析医疗机器人当前的研究现状,指出内窥镜外科手术机器人将是未来医疗机器人的发展方向,通过探讨内窥镜外科手术机器人所涉及的四个亟待解决的问题,指出了需要进一步研究和发展的方向。     

面向髓内钉闭合穿钉手术的机器人系统

为了辅助医生完成髓内钉闭合穿钉手术,实现在医生直接控制下的微创骨科手术,研制了由机器人子系统、导航子系统、遥操作子系统和手术仿真子系统组成的机器人辅助髓内钉闭合穿钉手术系统。该手术系统可以在X光图像的引导下,完成断骨牵引复位和髓内钉远端锁定操作,从而提高复位的效果,降低医生的工作强度。同时系统的遥操作功能使医生在非手术地点可遥控系统完成一系列的手术操作,减少医生在X射线下的暴露时间。实验表明,机器人手术系统满足手术要求,可以准确完成手术动作。     

康复机器人技术发展现状及关键技术分析

依据康复机器人技术发展意义及社会需求,结合该领域的发展现状及趋势．介绍了国内外近些年来主要研究成果,分析了肌电信号的检测及时域、频域、时频域、高阶谱、混沌与分形的信号处理技术,机械本体技术及基于康复机器人技术的智能控制方法,并指出了此领域的存在问题及未来在肌电信号检测及处理技术、机械结构及材料技术、基于专家系统及康复机理的智能控制技术方面的发展趋势．     

为外科手术提供新功能的机器人技术

修理过汽车发动机或水槽的人都知道在一个手够不到的地方进行精确操作的闲难。想象一下。在漂浮于地球上空200英里的国际空间站内进行维修任务时．这种困难会比在厨柜下面一个漏水的螺栓处旋转扳手时大多少倍。为了减小这种困难．NASA投资研究自动机器人设备．以便取回工具甚至拉回在空间站外活动的宇航员．     

基于Creator的港口建模关键技术研究

随着虚拟现实技术不断地发展成熟,其逐渐广泛应用于社会各个领域,Creator作为优秀的建模工具,各种应用研究不断涌现。主要依托船舶操纵模拟器实验室的Polaris大型船舶操纵模拟器,结合模拟器训练海域的制作以及应用模拟器展开的海上交通建设科研项目,详细介绍基于MultiGen Creator的港口三维建模的关键技术。     

西欧机器人技术的发展现状及趋势

通过引用一些最新资料，介绍了西欧机器人技术的发展现状及趋势，指出在机器人领域中所处的地位、发展高新技术的政策和方法，以及我们追赶这一高新技术的必要性、紧迫性和可行性。     

虚拟制造技术及其应用的现状与发展展望

介绍虚拟制造技术的内涵与分类，讨论虚拟制造技术的研究任务及其应用领域，给出虚拟制造技术开发系统的软、硬件配置、研究机构及虚拟制造技术的应用实例，评述虚拟制造技术研究现状，展望虚拟制造技术的发展，以期推动虚拟制造技术研究与应用的进一步发展。     

基于BP神经网络的虚拟手术实时仿真技术研究

在人体腿部的虚拟仿真研究中,建立有限元模型并进行生物力学特性分析是一种有效的方法.但由于有限元模型数据量大,解算时间长,并且难以与既有系统融合,因此不适合在实时的手术培训和手术预演中应用.为了提高虚拟手术仿真系统进行实际作业的能力,笔者提出了以BP神经网络模型来代替有限元模型,实现实时的生物力学响应.并结合已有的医疗机器人辅助接骨虚拟现实仿真手术系统,构建了系统实验平台.实验结果证明,人体腿部的BP神经网络模型能够完全满足手术仿真所需的实时性要求.     

基于BP神经网络的虚拟手术实时仿真技术研究

在人体腿部的虚拟仿真研究中，建立有限元模型并进行生物力学特性分析是一种有效的方法．但由于有限元模型数据量大，解算时间长，并且难以与既有系统融合，因此不适合在实时的手术培训和手术预演中应用．为了提高虚拟手术仿真系统进行实际作业的能力，笔者提出了以BP神经网络模型来代替有限元模型，实现实时的生物力学响应．并结合已有的医疗机器人辅助接骨虚拟现实仿真手术系统，构建了系统实验平台．实验结果证明，人体腿部的BP神经网络模型能够完全满足手术仿真所需的实时性要求．     

云机器人:概念、架构与关键技术研究综述

云机器人是云计算技术和机器人学的结合,在机器人任务执行和资源共享等方面有很大优势,现已成为智能机器人领域的研究热点。主要从云机器人的发展、关键技术、主要平台、架构和应用前景等几个方面对云机器人的研究进行综述。介绍了云机器人的提出和发展状况及其相关技术基础,并对3种主流的云机器人服务平台进行了横向对比,分析了云机器人的主要系统架构。最后对云机器人的应用前景进行了展望。     

Experimental study of Internet telerobotics based on virtual guides

Objectively, time delay is always a persistentproblem of tele-robotics, affecting the stability and op-eration performance of the system. In recent years,predictive display is usually used to solve the problem,which is testified to be valid by Hirzinger a…     

机器人辅助正骨手术系统虚拟环境精确建模方法

结合已经研制的机器人辅助正骨手术系统,研究在应用虚拟现实进行手术时,虚拟手术环境建模的实现.采用基于计算机图形和医学图像的混合建模方法对手术环境中复杂的机器人模型和患者、腿骨进行精确建模.利用建模工具Java3D和VTK开发机器人辅助正骨手术系统的三维虚拟环境模型及虚拟手术仿真系统.虚拟手术环境的精确建模,为在此基础上进行的手术培训、手术规划、手术预演和远程外科手术奠定了基础.     

牙龈软组织变形仿真技术研究

基于三角网格描述的三维牙颌模型,根据牙龈变形的生理医学特性,结合牙龈变形仿真的实时性和逼真性要求,提出一种完整的牙龈软组织变形仿真算法.该算法根据三维牙颌模型的曲率特性,对其生物特征信息进行定量描述;在曲率特性分析的基础上进行区域划分,确定牙冠、牙龈及变形中的固定区域;根据牙龈的变形类似于带边界约束的弹塑性薄膜的变形特性,采用能量函数驱动方式,实现牙龈动态连续变形.     

农业机器人的主要应用领域和关键技术

讨论了农业机器人的基本特征，介绍了农业机器人的主要应用领域，包括农业机器人在挤牛奶、蔬菜嫁接，苗木株苗移栽，果蔬的自动采摘，温室内和野外的灌溉，施肥及喷洒农药和野外平整土地等方面的应用，最后总结了农业机器人所涉及的部分关键技术。     

基于Internet的机器人遥操作虚拟环境的关键问题

对于Internet遥操作机器人系统存在的网络传输时延问题,基于预测显示方法的虚拟操作环境是解决该问题的主要途径.从提高系统的扩展性与操作性的角度出发,对机器人操作虚拟环境涉及的关键问题进行了研究.首先,采用面向对象方法在Java/Java3D开发平台上构建了机器人操作虚拟环境,从而保证系统具有良好的扩展性.其次,为了提高操作者对远端操作环境的感知能力,基于自制的多传感器智能手爪构造了其图形化信息表达形式.最后,结合操作虚拟环境与智能手爪的长/短激光测距传感器,实现了操作物体空间姿态的实时动态更新,为操作的有效性提供了有意义的参考信息.