虛擬手術力反饋人機交互控制系統(tǒng)研究.pdf

1、虛擬手術系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學領域的一項重要應用。虛擬手術對手術規(guī)劃和醫(yī)生培訓具有重要作用。但目前的虛擬現(xiàn)實技術和應用大都集中在視覺和聽覺反饋方面,在力覺交互的實現(xiàn)方面同實際需求還有很大差距。在應用中往往存在電機抖動,算法冗余,控制精度不夠,真實感欠佳等諸多問題,有待進一步研究和解決。本課題以模仿內窺鏡下心臟外科手術為切入點,對虛擬手術力反饋交互系統(tǒng)的工作原理和實現(xiàn)方法進行深入研究;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,通過實際測量和計算獲得實際系統(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)各項性能的影響,提出優(yōu)化系統(tǒng)設計以及提高系統(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合的控制策略對系統(tǒng)進行力反饋控制;結合WTK軟件平臺,在Virtual Studio開發(fā)環(huán)境下,進行力