用于虛擬腹腔鏡手術的智能集成機械手的設計與實現.pdf

1、隨著腹腔鏡手術的快速發(fā)展，在醫(yī)生的手術技能方面人們又有了新的要求。一般而言，醫(yī)生嫻熟的操作手法來自大量的臨床經驗。而虛擬腹腔鏡手術系統可以通過構建患者腹腔內三維虛擬場景、模擬腹腔鏡手術基本過程等方法，幫助訓練醫(yī)生的基本手術技能。與傳統的培訓方式不同，虛擬腹腔鏡手術系統能夠反復多次練習而不用擔心標本、場地和手術安全等問題，不僅訓練代價小，同時縮短了培訓周期。有些虛擬手術系統還具有輔助確定手術方案、評估醫(yī)生手術過程等作用。
　　為了給

2、操作者真實感和沉浸感，虛擬手術系統都會選擇機械手作為人機交互的接口。國內研究機構在機械手的選擇上面基本上都是以 Phantom系列等國外設備為主，自主研發(fā)的很少。針對上述情況，本文對虛擬腹腔鏡手術智能集成機械手部分進行了研究。主要工作如下：
　?。?）提出了取代鼠標和鍵盤交互的智能集成機械手需求，包括該機械手的基本功能和規(guī)格參數。
　?。?）根據機器人正運動學 DH（Denavit-Hartenberg）表示法推導了本機械手

3、構型的末端位置和姿態(tài)公式，并對相關參數進行測試。
　?。?）在unity平臺上實現了串口通信：嘗試了串口數據接收的兩種方法，選擇了定時查詢機制；采用多線程、隊列的數據結構確保了在處理串口數據時，串口的接收沒有任何遺漏，并進行模擬驗證。
　?。?）完成了姿態(tài)矩陣到歐拉角的轉換以及姿態(tài)矩陣到四元數的轉換，并把操作手應用到虛擬腹腔鏡膽囊切除手術中，實現了對虛擬手術器械模型的控制。
　　本機械手設備可以實現對手術器械模型的運動