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医疗磁定位器的精度标定与评价被引量：3: 2008年; 在医学图像导航微创外科手术中,系统定位是一个非常关键的问题。为了在医疗微创手术中利用磁定位器定位,对磁定位器的精度进行了测定。首先介绍了国外在磁定位器精度测试方面的研究现状,然后设计了一个磁定位器精度分析的实验平台,并在此平台上进行了磁定位器精度性能评价的实验,通过实验数据的分析处理,得出相关结论。实验结果表明,磁定位器的自身精度高,能够满足医疗手术中应用的要求;同时,医疗环境的合理布置,可以避免磁定位器受到干扰,从而进一步验证了磁定位器在医疗手术中应用的可行性。; 杨向东朱森强徐静鲁通李金泉吴丹陈恳; 关键词：医疗环境位姿

Dynamic Analysis and Structural Optimization of a Novel Palletizing Robot被引量：3: 2010年; A novel palletizing robot is presented and developed.By using the Newton-Euler method and the principle that the instantaneous inertial force system could be transformed into a static system,the force equilibrium equations of the whole robot and its subsystem were derived and the robot＇s dynamic models were established.After that,an example simulation was performed by using Matlab software and the structural optimization of the robot＇s key parts were discussed and analyzed in ANSYS platform.The results show that the dynamic models are correct and can be helpful for the design,validation and kinetic control based on dynamics of this kind of palletizing robots.; 李金泉丁洪生段冰蕾南倩付铁; 关键词：DYNAMICS

机器人辅助腹腔介入治疗的空间运动约束及控制策略被引量：4: 2009年; 描述了机器人辅助腹腔介入治疗中的手术规划模型和虚拟夹具(VF)方法,研究了引导型和障碍型两类虚拟夹具的空间运动约束生成方法以及基于导纳控制的综合控制策略.通过建立引力势场和参考方向实现了对控制对象的引导,通过建立斥力势场实现了空间避障(如腹腔内血管及肋骨),从而为手术器械的运动及定位提供了有效的辅助作用.VF的刚度系数可以调节空间运动约束的苛刻程度.单个VF和腹腔3维空间中多个VF的仿真实验验证了空间运动约束和控制算法的有效性.本文的方法适用于类似的遥操作和人机协作系统.; 熊璟陈恳夏泽洋; 关键词：介入治疗虚拟夹具

穿刺机器人本体标定实验研究被引量：3: 2010年; 使用指数积方法建立了穿刺机器人正运动学模型,在此基础上导出了只需机器人末端位置数据的线性误差模型。根据误差模型特点,设计了简便有效的末端位置标定方案。实际标定实验结果标明,使用此种标定方法能使穿刺机器人在手术常用工作空间内的末端位置精度提高50%以上。; 冯涛杨向东熊璟刘少丽; 关键词：运动学标定医疗机器人

基于超声影像导航的肝癌消融机器人系统的误差传递被引量：4: 2008年; 建立了基于超声影像导航的肝癌消融机器人系统误差传递模型.该系统主要由超声影像设备、导航软件子系统、定位装置和穿刺机器人四个模块组成.机器人系统首先通过三维超声重建、术前模型和术中实体的配准以及定位装置和机器人之间的坐标转换将肿瘤的目标靶点转化到机器人坐标系中,然后再控制机器人运动到指定的靶点位置进行治疗.首先分析上述流程,指出误差源.然后,利用齐次变换矩阵的微分矩阵建立靶点映射误差传递模型,并通过仿真实验验证了靶点误差模型的正确性.最后,对系统进行了精度测试实验,实验结果表明该系统的总体误差小于5 mm,满足消融治疗肝癌的需求,能有效地提高肝癌的治疗效果.; 杨向东徐静刘少丽陈恳梁萍

基于磁定位器的微创手术机器人空间定位方法研究被引量：1: 2011年; 在机器人辅助微创介入治疗手术过程中,需要解决医师、手术病人、医疗监测和治疗仪器等复杂多维障碍环境下,机器人辅助手术系统的精确空间定位难题。为此,研究提出了一种基于磁定位器的微创手术机器人空间定位方法。该方法通过手术三维磁场坐标环境与机器人坐标的配准,确定手术障碍环境中定位磁场与手术机器人操作末端之间的空间关系,从而快捷方便和精确可靠地迅速完成手术辅助机器人系统的术前自动标定。医学实验表明采用该方法,手术机器人的定位精度达到3mm,满足微创介入治疗肝癌的临床手术需求。; 刘少丽杨向东吴聊陈恳

机器人辅助介入治疗系统的精度实验研究被引量：2: 2010年; 精度是机器人辅助介入治疗系统的重要指标之一,受到图像导航子系统精度、介入机器人子系统精度和随机误差的综合影响。在对系统误差进行分析的基础上,一系列精度实验证明所开发的机器人辅助介入治疗系统的精度可以满足腹腔穿刺手术的医学要求。根据实验结果提出了提高系统精度的若干措施,为此类系统的设计和改进提供了依据。; 熊璟陈恳杨向东梁萍; 关键词：机器人辅助手术介入治疗误差分析

肝癌消融医疗机器人的术中风险分析: 2013年; 针对目前机器人辅助腹腔介入肝癌消融治疗系统术中监测仅靠跟踪二维图像信息进行手术风险判断,缺乏定量信息的问题进行了实时术中风险分析研究,提出了一种有效的术中风险分析算法,其途径是将求取做穿刺运动的消融针与腹腔内重要组织器官之间的最短距离和所对应的时间转化为凸优化问题,并采用内点法对凸优化问题进行求解。仿真实验证明了这种基于内点法的术中风险分析算法的有效性、实时性、通用性。此外,将腹腔环境障碍物以及消融针表示为三阶连续可导隐函数,还可实现多个凸体之间的碰撞监测,为医生监测手术实施有效提供定量的术中风险分析信息。; 刘少丽刘检华; 关键词：凸优化内点法隐函数医疗机器人

THMR-I介入治疗机器人系统的研究及其临床应用被引量：2: 2009年; 为实现完整的图像引导—机器人主动定位—辅助穿刺的机器人辅助介入治疗手术流程,针对超声引导腹腔介入治疗的特点设计了THMR-Ⅰ介入治疗机器人系统,在设计上重点考虑了针对临床的可靠性和安全性。该机器人通过五自由度串联机构实现了大角度准确主动定位。根据临床工作环境的要求求解机器人运动学,分析了系统误差组成,并通过坐标系统标定建立了定位装置与机器人之间的映射关系,实现了机器人系统和图像导航系统的协调工作。精度实验证明,机器人子系统满足腹腔穿刺的精度要求并具有足够的裕量。THMR-Ⅰ机器人在临床囊肿穿刺手术上的成功应用验证了超声引导机器人辅助介入治疗系统的可靠性和安全性、有效性及精度。; 熊璟陈恳杨向东刘少丽冯涛梁萍; 关键词：介入机器人可靠性运动学

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国家自然科学基金(50675109)