機器人輔助遠程骨科手術時延控制研究.pdf

1、近年來,機器人輔助遠程手術不斷發(fā)展,它跨越了患者和醫(yī)生的地理限制,在合理分配醫(yī)療資源和遠程救治方面具有良好的應用前景。但是,由于遠程手術不可避免的存在網絡時延,導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定,甚至會對患者生命安全造成威脅。因此,研究遠程手術在Internet下的時延控制對于遠程手術的發(fā)展具有重要的意義。
　　為了對遠程手術時延控制進行研究,搭建了遠程手術實驗平臺,實現了主從兩端在不同協(xié)議下穩(wěn)定和準確的網絡通信。根據實驗平臺的特點,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總線結構下的時延特性曲線,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和多事件驅動技術降低了本地時延,得到了穩(wěn)定、可控和較小的本地時延。同時,采用了極限逼近導數的思想,改進了原有的重力補償算法,減少了算法耗時,進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Internet時延的時變不可控的特點,提出了基于數據標簽的數據丟包和亂序處理策略,取得了較高的數據預測準確率。針對Internet變時延對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,設計了PID加反饋環(huán)節(jié)控制的改進型內模控制器,并利用改進的粒子群算法對系統(tǒng)參數進行了優(yōu)化。通過實驗驗證了改進型內模控制器在系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力方面均優(yōu)于普通的內?？刂破鳌?br>　　最后,通過局域網實驗驗證了主從遙操作的可行性,同時在局域網條件下模擬了網絡變時延,驗證了主從