機(jī)器人輔助遠(yuǎn)程骨科手術(shù)時延控制研究.pdf

1、近年來,機(jī)器人輔助遠(yuǎn)程手術(shù)不斷發(fā)展,它跨越了患者和醫(yī)生的地理限制,在合理分配醫(yī)療資源和遠(yuǎn)程救治方面具有良好的應(yīng)用前景。但是,由于遠(yuǎn)程手術(shù)不可避免的存在網(wǎng)絡(luò)時延,導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定,甚至?xí)颊呱踩斐赏{。因此,研究遠(yuǎn)程手術(shù)在Internet下的時延控制對于遠(yuǎn)程手術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。
　　為了對遠(yuǎn)程手術(shù)時延控制進(jìn)行研究,搭建了遠(yuǎn)程手術(shù)實驗平臺,實現(xiàn)了主從兩端在不同協(xié)議下穩(wěn)定和準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)通信。根據(jù)實驗平臺的特點,采用RTT方法

2、精確測量了本地時延和Internet時延,得到了本地時延在CAN總線結(jié)構(gòu)下的時延特性曲線,以及Internet時延在兩種傳輸協(xié)議下的時延特性曲線,并分析了時延的特點。
　　根據(jù)本地時延相對穩(wěn)定和可控的特點,同時采用了多線程技術(shù)和多事件驅(qū)動技術(shù)降低了本地時延,得到了穩(wěn)定、可控和較小的本地時延。同時,采用了極限逼近導(dǎo)數(shù)的思想,改進(jìn)了原有的重力補償算法,減少了算法耗時,進(jìn)一步降低了本地時延,保證了本地時延下主操作端的穩(wěn)定性。
　　

3、根據(jù)Internet時延的時變不可控的特點,提出了基于數(shù)據(jù)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)丟包和亂序處理策略,取得了較高的數(shù)據(jù)預(yù)測準(zhǔn)確率。針對Internet變時延對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,設(shè)計了PID加反饋環(huán)節(jié)控制的改進(jìn)型內(nèi)?？刂破?并利用改進(jìn)的粒子群算法對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。通過實驗驗證了改進(jìn)型內(nèi)模控制器在系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力方面均優(yōu)于普通的內(nèi)?？刂破?。
　　最后,通過局域網(wǎng)實驗驗證了主從遙操作的可行性,同時在局域網(wǎng)條件下模擬了網(wǎng)絡(luò)變時延,驗證了主從