一、仿真外科训练系统在微创外科的应用（论文文献综述）
邰永航,石俊生[1]（2021）在《沉浸式立体显示技术在临床医学领域中的应用》文中研究指明随着现代科学技术的快速发展,立体显示技术为临床医生的双眼视觉功能和临床应用场景,提供了现实模拟度更高的载体,并成为当前计算机视觉和临床医学领域共同研究的热点。在微创手术术前,与传统的平面显示技术相比,沉浸式立体显示技术能够提供更生动、准确的3维人体生理和病理影像,使医生更易于判断病变的层次、形状和血管等复杂结构及解剖关系;同时虚拟现实能够为医学培训及手术预演提供沉浸式的手术情境模拟,帮助医生高效地掌握手术技巧,提高医学术前诊断效率,从而进一步降低手术风险。在微创手术术中,基于增强现实的三维成像导航技术,能够将微创手术过程立体、直观地展现在医生面前,使术区各组织及其与手术器械间的位置关系和距离更加容易判断,同时通过叠加相同区域的术前检查影像,为手术提供实时的路径导航,实现精准微创手术。此外,在临床医疗资源共享中占据重要比重的远程诊疗领域,立体显示技术能够为远程诊断、线上会诊以及机器人手术等提供更为精确的深度信息,以及更多维度的图像信息,使医学数据的远程显示结果更具有真实性和实用性。现阶段立体显示技术在临床医学领域中也存在显示模式转换不舒适、三维重建图像信息缺失以及立体显示软、硬件系统带来的视觉疲劳等问题,但该技术在医学领域已经展露头角,在未来的临床医学进步中会成为不可或缺的一部分。本文详细分析了沉浸式立体显示技术在临床医学中的代表性应用,介绍了微创外科手术以及远程诊疗领域国内外的研究现状,从影像诊断、手术训练、规划与导航、治疗和教育培训4个方面,总结了立体显示技术在临床医学领域中的研究进展。
梁云雷[2]（2021）在《腔镜微创手术机器人力反馈主操作手设计与主从控制研究》文中认为机器人辅助腔镜微创外科手术由于创伤小、感染率低和术后恢复快等特点已引起广泛关注,其相关技术正逐渐成为机器人领域的研究热点。为此,本文针对腔镜手术机器人部分关键技术展开研究,主要涉及力反馈主操作手机构设计及优化、腔镜微创手术机器人主从运动控制、腔镜微创手术机器人交互作用力检测模型、主操作手人机交互及主从力反馈控制等几个方面。针对腔镜微创手术机器人系统,设计了一款全主动型串联主操作手。采用平行四边形机构和位置补偿机构,实现了主操作手位置和姿态的独立调整,增强了医生操作的舒适性与直观性,降低了运动学分析和计算的复杂性。针对微创手术特殊的应用场景,提出了一个综合考虑机器人运动灵巧度、定位精度和杆件长度利用率的评价指标,用来对主操作手杆件长度进行机构优化,提升主操作手的综合性能。为得到优化指标的最优解,提出了带惩罚项的改进粒子群优化算法,提升了优化算法的全局搜索能力,避免了早熟收敛。根据微创手术的功能需求制定了合理的主从控制策略,并建立了腔镜微创手术机器人系统主从直观运动映射模型。针对微创手术器械丝传动机构非线性带来的运动误差,对主从运动控制策略进行了改进。基于支持向量机和前馈神经网络,利用手术器械驱动电机电流的时域和频域信息以及末端器械的运动信息在线实时识别末端执行器运动阶段。根据末端执行器运动阶段分析丝传动机构的迟滞回差和耦合运动带来的定位误差,并利用前馈补偿消除迟滞和耦合误差,提升主从控制精度。针对微创手术过程中器械和组织之间的接触力难以精确获得的问题,设计了一种基于六维力/力矩传感器的交互作用力检测系统。建立了基于虚拟轴的动力学模型来分析传感器测得的力信息与交互作用力以及器械运动产生的附加力之间的关系。为精确获得模型中的动力学参数,首先设计了基于高斯过程回归和零相位低通滤波的数据处理策略。然后建立了激励轨迹的模型,对轨迹参数进行了优化并利用最小二乘法辨识得到了手术器械的动力学参数。最后,提出了一种利用从端手术机械臂主动关节位置、速度以及测量到的六维力信息来实时获取手术器械与组织之间接触力的方案。针对主操作手的柔顺性对医生操作感受及反馈力感知的影响,提出了主操作手人机交互控制策略。建立了基于广义动量的关节力矩的观测器,并利用时延神经网络补偿观测器模型的计算误差,进一步提高了操作的柔顺性。实现了主操作手运动过程中关节处动力学附加力矩的主动补偿,并可以根据操作者的需求修改操作柔顺性程度。在主操作手人机交互控制策略的基础上,制定了主从力反馈控制策略。根据检测到的交互作用力,利用设计的全主动型主操作手来进行力反馈。保证了操作者在主端就可以感受到从端的交互作用力信息,并且感受到的反馈力方向符合交互作用力在三维视频影像中的方向。在上述研究的基础上,搭建了机器人辅助腔镜微创外科手术实验平台,开展了腔镜微创手术机器人主从直观操作验证实验,手术器械丝传动非线性补偿实验、器械-组织交互作用力检测实验、主操作手人机交互实验以及主从模式下的力反馈实验。实验结果表明,本文的研究可以保证主从操作的直观性、减小丝传动机构的非线性误差,提高主从控制精度;能够提高主操作手人机交互性能;能够实现器械-组织交互作用力检测,并将检测到的力通过主操作手反馈给操作者感知。
韩帅[3]（2021）在《微创手术机器人术前定位机构设计与术前规划研究》文中认为微创手术机器人整体结构复杂,具有多条冗余自由度的机械臂,且机器人末端执行器工作在狭小的腹腔空间内。上述这些问题的存在,导致机器人的术前规划困难,影响微创手术的安全性和可行性。因此本文与微创手术的实际情况相结合,设计了一种新型的术前定位机构,同时针对术前规划困难的问题,提出了一种基于多目标粒子群优化算法的术前规划方法。首先,从机器人的灵活性、工作空间以及微创手术的需求出发,设计出一种新型的术前定位机构,同时为了防止机器人多个从操作手之间发生碰撞,设计了冗余自由度,增大从操作手的工作空间,通过恒力弹簧补偿从操作手重力,提高关节的灵活性。通过Solid Works软件对术前定位机构整体结构进行三维建模。其次,术前定位机构属于被动部分。手术过程中被动部分各个关节保持不动,因此本文只对主动部分通过D-H法进行正逆运动学分析。同时对主动部分的雅克比矩阵和机器人末端的工作空间进行推导和分析,从而验证机器人的工作性能。然后,根据不同患者的身体特征和解剖学的相关知识建立病灶位置和左右手术器械切口区域的数学模型,为术前规划算法提供依据。为了避免手术过程中内窥镜臂与手术器械臂、内窥镜与手术器械之间的碰撞,建立碰撞约束模型。从手术机器人的操作性能出发,提出4个评价指标,便于对优化算法所求出的非劣解组合集进行综合的性能评估。最后,对基于多目标粒子群优化算法的术前规划方法进行有效性验证。将该方法所求得的术前规划方案与具有丰富临床经验的医生所制定的术前规划方案分别从可视性、可操作性、手眼协调性三个角度进行对比,结果表明本文提出的术前规划方法在性能上更优。
梁科[4]（2020）在《面向手术安全性的腹腔镜微创手术机器人性能评价与实验研究》文中研究表明微创外科手术机器人可以克服传统手术存在的不足之处,有效拓展医生手术操作的能力。本文针对腹腔镜手术机器人系统设计中的工作性能评价关键问题开展研究,主要创造性成果如下:为满足机器人辅助微创手术安全操作的要求,提出了基于工作空间、碰撞干涉、灵活性、关节运动优化及手眼协调性的机器人操作性能综合评价指标,并建立了基于多目标优化的术前规划模型。通过采用多目标粒子群优化算法对该问题进行求解,实现了对机器人术中操作安全性的优化。实验结果表明,本文所提出的术前规划方案相较于仅靠临床经验给出的方案更为合理,从而对机器人辅助微创手术中手术切口及机械臂摆位的选择具有较好的指导性作用。结合主从操作模式特点,针对所研制的“Micro Hand S”机器人系统进行了控制策略分析,解决了主从控制过程中运动一致性问题、主从二次映射问题及运动比例缩放问题。提出了一种机器人辅助微创手术操作评价方法。该方法通过从机器人系统执行机构末端输出运动,提取运动特征指标构造评价模型。实验结果表明,采用该评价模型可有效识别不同经验水平的操作人员间存在的动作技巧显着差异,对机器人辅助微创外科技术培训及操作技能评价具有指导意义。针对微创手术机器人术中的运动约束,提出了一种基于虚拟夹具的机器人执行机构运动约束方法。该方法对手术器械更换过程中末端姿态复位及器械整体进出体腔的过程进行了运动约束,有效解决了器械更换对组织可能产生的伤害。通过对主从操作过程中机器人执行机构空间运动约束进行研究,解决了机械臂或手术工具间的碰撞干涉以及手术器械末端脱离可视区域的问题,并通过实验验证了方法的有效性。该方法可主动防止机器人辅助微创手术中因机器人系统运动规划失误或是人手误操作所造成的手术二次伤害。在上述研究基础上,本文针对“Micro Hand S”微创手术机器人系统运动性能进行了优化设计与实验研究,开展了RCM（Remote Center of Motion）定位安全机制响应、操作牵引力、主从控制等性能与功能的测试与验证。最后通过多例动物实验验证了机器人系统具有良好的手术操作能力,为进一步进行临床应用奠定基础。
胡晏容[5]（2020）在《基于混合现实的微创手术机器人培训系统的研究》文中认为手术机器人辅助的微创手术凭借其创口小、疼痛轻、住院时间短等众多优点,在临床上取得了广泛的应用。而培练系统对于微创手术外科医生的培养更是不可或缺。由于传统的培训过程以动物或者尸体为操作对象引来了训练成本高昂、伦理方面的问题,而目前盛行的虚拟现实培训系统尽管解决了上述问题,但给受训医生的沉浸感不足。因此,本文创新性地搭建了基于混合现实的培训系统,以进一步提高培训系统的沉浸感。为获取虚拟的手术操作对象,对软组织的三维重建技术进行了研究。首先,对术前获取的患者CT图像先后进行了阈值分割、均衡化、中值滤波的预处理,增强了图像的对比度并滤除了图像中的噪声。其次,对预处理完的图像分别采用了基于主动轮廓模型的方法和区域生长法来分割出所需的软组织结构,并得出了区域生长法更适用于多轮廓复杂图像的图像分割的结论。最后,采用了移动立方体三维重建算法复原了患者的软组织三维模型。虚实碰撞检测是实现混合现实虚实交互的关键,本文设计了一种虚实碰撞检测算法以检测现实的手术器械与虚拟的软组织是否发生接触。该算法分两步进行,首先,创建一个虚拟的手术器械并将它与现实的手术器械进行空间上的配准,其次,用它替代现实的手术器械并在虚拟环境下完成虚实碰撞检测。由于虚实空间配准需求解主手的运动学模型,鉴于主手是串并联机构解耦的构型形式,其位置求解和姿态求解是分开进行的,位置求解采用闭环矢量方程的方法,而姿态求解采用的是D-H参数法。在虚拟环境下进行碰撞检测过程中,设计了基于八叉树的碰撞检测算法以适应软组织变形这一特点,在保证碰撞检测精度的条件下极大地提高了碰撞检测的速度。最后,逐步完善并集成了整个混合现实的微创手术机器人培训系统并进行了相关的实验验证。首先,为实现对软组织弹性方程的快速求解,建立了神经网络模型来预测软组织的形变位移,保证了软组织的变形精确性以及实时性。其次,为实现主手控制程序与虚拟环境端之间的信息共享,采用了Socket通信方式建立了这两者间的数据传输通道。然后,采用了三维注册技术让虚拟环境下的软组织无缝地融合在现实环境中。最终,集成了混合现实系统并进行了混合现实实验。
杜承金[6]（2020）在《基于FBG的微创手术机器人力与形状感知系统研究》文中提出近年来,力与形状感知功能在不同机器人上的定制化设计和集成已成为世界范围内机器人学科的研究热点之一;对于具有特定结构,特定功能和特定应用环境微创手术机器人,力与形状感知功能的完善具有重要的应用价值。本课题在哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室的支持下,针对特定的单孔腹腔微创手术机器人设计了一种基于光纤布拉格光栅传感器FBG（Fiber Bragg Grating）的力与形状感知系统,以期能为相关领域的应用提供更多研发思路、研究经验和参考方法。首先,建立基于FBG光纤和Frenet-Serret标架的手术机器人器械的力与形状感知系统。力感知系统的设计主要包括系统设计参数的拟定,弹性关节的设计与布置、弹性关节力学模型的建立与三轴力、温度解耦机制的建立;形状感知系统的设计内容则主要包括系统设计参数的拟定,基于弹性关节的多点形状测量设计和基于Frenet-Serret标架的三维骨架重构算法建立。在建立弹性关节的拉压、弯扭模型的基础上,采用改进的粒子群算法对关节结构参数进行了优化,该设计消除了初步设计尺寸中存在的主观不合理因素,提高了关节的轴、径向灵敏度以及两者间的一致性。提出了一种亚柔性-柔性关节交错布置的柔性机械臂及对应的多点形状感知方法,并采用神经网络模型（BPNN）对关节间的曲率关系进行标定以提高形状重构精度,该设计大幅度降低了光纤被拉断的风险,实现了可靠的形状感知测量任务。此外,课题还搭建了形状重构算法图形用户界面。力与形状感知系统设计完成后,课题均对相关的机械结构进行了静力学FEM仿真。最后开展相关实验研究,建立了FBG光纤安装平台、器械测力标定平台和形状测量标定平台。搭建了一种便于光纤集成的手工钳位平台以及一种集成了RCM机构的4自由度机器人运动平台;实验通过高精度电子天平采集外部受力数据,并采用线性最小二乘法（LSQ）和神经网络模型（BPNN）两种方法初步完成了所设计基于FBG力感知系统的标定与性能评估实验。为完成所设计形状感知系统在单孔腹腔镜机器人上的集成和基于三维形状重构算法的形状测量实现,根据所提出亚柔性-柔性交错布置结构设计了一种二自由度柔性臂平台,并初步完成柔性臂的装配与集成。
孙清华[7]（2020）在《微创手术机器人信息交互框架研究》文中认为微创手术机器人是智能医疗领域研究的热点,用于辅助医生更精准的完成手术并降低手术对病人造成的损伤。目前我国在微创手术机器人技术研发上越来越成熟,但整体的创新力度尚且不足,且用于指导微创手术机器人产品设计的方法论研究少之又少。本文从需求信息出发,以微创手术机器人的信息交互框架为研究对象,分析研究各种需求信息及其间结构关系,构建了基于多层维度的信息交互框架并提出基于框架的决策信息量评估算法。利用框架辅助微创手术机器人设计,使其有流程、方法可循,通过信息交互的设计进而对产品功能设计、结构设计等产生启发,提高微创手术机器人产品的设计效率及创新的可能性。首先,利用定性研究方法获取微创手术机器人用户需求。利用手术视频资料观察、文献资料研究以及相关医生的深入访谈获取了多方面的需求信息,并对得到的需求信息通过分类分析,明确了需求信息的类别,奠定了信息交互框架后续的研究方向。其次,文章分析了信息交互框架的构成要素,定义了信息交互行为及框架中的角色层次,并完成了以有助于决策为目的的多层维度信息交互框架的构建。同时,基于信息论理论对框架中的信息单元进行了量化,利用AHP确定了框架中约束集的各项权值,提出用以评估基于框架创造的产品设计方案优劣的决策信息量算法。接着,文章展示了框架的应用设计流程。利用所得的微创手术机器人信息交互框架进行微创手术机器人创新方案设计,并利用显性信息交互行为评价及决策信息量评估对方案进行择优,对优选方案进行了方案细化和三维效果展示,并描述了此方案的创新之处。最后,本文详细阐述了框架的构成、拓展性及其方法以及创新价值。除此外,本文还对该框架的可用性进行了测试和研究,最终得到的结果表明,该框架在辅助用户设计微创手术机器人的效果要比传统微创手术机器人设计方法要好,且更容易产生创新性设计。
徐明玉[8]（2020）在《绳驱动手术器械动力学建模与回差补偿控制》文中研究表明与传统的微创手术相比,机器人微创手术近年来体现出视野相对更加清晰、操作也更加精细等的优势。但是,机器人微创手术的发展过程中也仍有一些挑战。常用的微创手术机器人从手端包含有持镜臂和持械臂等部分构成。通常持械臂需要进入人体,所以就面临着操作空间较小、灵活度与精度要求较高等问题,钢丝绳进行手术器械传动可以很好地满足这些要求。但是钢丝绳传动过程中,机械间隙、绳轮间摩擦力以及钢丝绳变形等问题的存在,导致手术器械操作滞后的现象,这对绳驱动手术器械的临床应用带来了较大干扰。为解决传动过程中的回差现象,本文进行了绳驱动手术器械的动力学建模以及回差辨识与补偿控制等方面的研究。本文结合现有的绳驱动手术器械传动模型进行建模,分析出绳轮间摩擦力的存在是导致手术器械回差现象的一个重要原因。因此,本文对摩擦力模型进一步分析,得到绳轮间包角、钢丝绳刚度、摩擦系数等影响绳轮间摩擦力的因素,并给出了优化指导建议,并根据绳驱动手术器械传动过程,分析出电流能够作为手术器械回差阶段的判断依据。根据对传动过程的分析,得到电流可以作为判断手术器械是否处于回差阶段的依据。并且根据电流在不同的回差、非回差阶段的特征,将手术器械传动过程分为三个阶段。将采集的一维电流数据作为训练集,建立一维U-Net型学习网络,对电机电流特性进行学习,并利用验证集来检测回差辨识模型的准确性。为了将补偿量更准确地补偿至电机中,提高手术器械操作过程中的准确性,减少手术器械操作过程中的抖动程度,本文采用了概率运动基元的思想,来学习手术器械回差过程中的滞回特性,并计算出在满足手术器械期望位移的前提下应进行的补偿位移曲线,将补偿回差曲线补偿至电机中。最后为了验证回差辨识算法的准确性,本文先根据电机位置环与速度环的传递模型,搭建符合要求的电机仿真模型,并与实验所采集的速度与位移进行对比,验证仿真模型的准确性。然后对仿真模型输入满足实际需求的期望位移量,得到电机的输出位移后,再依据手术器械的滞回特性建立滞回模型,将电机输出位移作为滞回模型输入量,代入至模型中,得到绳驱动手术器械的实际位移曲线。最后利用补偿算法学习实际手术器械的滞回特性,转化为相应的补偿量补偿至电机中,得到手术器械输出位移,验证模型以及回差补偿控制算法的准确性和有效性。
员亚辉[9]（2020）在《微创手术机器人触觉传感器及肿瘤触诊探测技术研究》文中研究指明传统外科手术中,由于肿瘤组织的硬度通常会发生显着变化,医生可以通过触诊来获取肿瘤组织的位置、大小及形状等病理信息,辅助确定切除范围。近年来微创手术以其手术创伤小、术后恢复快、手术风险小等优点发展十分迅速。随后又出现了机器人辅助微创手术,它的优点是运动定位准确、手术器械振动小、手术时间短等。但在微创手术中,由于医生无法用双手触摸手术部位组织,传统的触诊方式不再适用,术中对肿瘤进行定位成为一大难点。同时触觉反馈的缺失可能导致术中不慎对正常组织造成损伤,甚至伤害到重要器官。将触觉传感器引入微创手术机器人,为微创手术建立触觉反馈并通过机器人触诊方式实现肿瘤的探测,可以有效改善上述问题。针对机器人辅助微创手术对触觉反馈和肿瘤定位与形状检测的需要,本文主要研究设计了一种面向微创手术机器人的触觉传感器和利用该传感器实现肿瘤触诊探测的方法。首先,根据微创手术对触觉传感器的功能需求,本文研制了一款基于压电振动的硬度触觉传感器。通过一种独特设计的双层悬臂梁结构,该传感器不仅可以利用与组织接触后自身谐振频率偏移及压电陶瓷电阻抗变化的原理,实现对传感器与组织接触瞬间的感知和指定位置处组织硬度的测量,为微创手术重建触觉感知,还可根据待测组织硬度范围的不同调节自身灵敏度,保证对任意硬度的组织样本硬度测量结果的准确性。将传感器与组织样本的接触模型简化为一个二自由度振动系统,给出该系统谐振频率公式,从理论上验证了传感器测量组织硬度和调节自身灵敏度的原理。通过有限元仿真验证了传感器设计方案的可行性,最终制作了传感器实物并搭建了实验平台,通过硅胶样本硬度测量实验对传感器进行了实验标定,在此基础上通过猪肝组织硬块探测实验验证了传感器实现触诊肿瘤探测的能力。其次,为了实现肿瘤的定位和形状检测,本文提出了一种基于高斯过程回归的肿瘤快速探测算法,该算法可根据组织样本局部硬度测量结果对肿瘤的位置和形状进行估计,并可不依赖医师的经验而自主地选取下一个最优的触诊探测点,从而不断优化估计结果,最终得到准确的肿瘤位置和形状。通过研究改进算法中的触诊采样点选取策略,改进后的算法可以实现样本中多个肿瘤的同时探测,同时大大降低传感器的总移动距离,从而缩短探测时间,提高探测效率。最后,本文利用上述触觉传感器和肿瘤快速探测算法,以六轴工业机器人为主体搭建了一套机器人自主肿瘤触诊探测系统,对系统中的硬件组成进行了设计和选型。设计了肿瘤探测流程,并编写了上位机软件系统。最终搭建了机器人自主肿瘤触诊探测实验平台,通过内嵌硬物的硅胶样本,验证了系统实现自主肿瘤触诊探测并确定肿瘤位置和形状的能力。
马保平[10]（2020）在《微创手术机器人机构设计与人机交互研究》文中研究指明手术机器人从操作手主动臂远心机构是微创手术机器人系统的核心部件之一,远心机构的机械结构设计优劣直接影响微创手术机器人的性能,同时也制约着机器人系统中其他部件的研发与设计。本文对微创手术机器人主动臂进行详细的结构设计、运动学分析、重力补偿与人机交互研究以及手术操作运动的仿真分析与性能验证。首先,对内窥镜手术机器人进行详细的机械结构设计。分析国内外对远程运动中心机构的研究现状,综合考虑各类远心机构的优缺点,提出一种新型的远心机构,采用同步带代替传统双平行四边形远心机构的小臂,构建新型远心机构,继承双平行四边形RCM机构的高精度定位和双同步带RCM机构的结构紧凑的优点。其次,构建完整的机器人主动臂的运动学模型。基于D-H参数法建立内窥镜手术机器人主动臂远心机构的运动学方程。求解从操作手主动臂的运动学正解和逆解,并求解速度雅克比矩阵,为后期人机交互控制奠定基础。基于MATLAB采用蒙特卡洛法求解主动臂远心机构的工作空间,结合Sim Mechanics采用仿真法求解主动臂远心机构的工作空间,分别采用数值法与仿真法求解主动臂工作空间并对比分析其结果,工作空间求解结果满足手术操作要求。再次,开展从操作手主动臂的重力补偿分析。对从操作手主动臂远心机构的大臂和小臂进行被动式重力补偿,提出拉簧-绳轮组合机构的被动重力补偿方式。依托ADAMS构建虚拟仿真模型,分析对比重力补偿前后远心机构运动性能、电机驱动力矩和末端定位精度的变化,验证拉簧-绳轮组合机构方式重力补偿的可行性,提高主动臂的反向驱动性,为手术机器人从操作手主动臂人机交互奠定基础。基于模糊强化学习的算法模型,对主动臂进行人机交互控制。仿真结果表明,基于模糊学习的变导纳控制模型可实现柔顺自然的机械臂摆位操作,能够满足人机交互过程中各阶段的阻尼变化需求,具有较高的可控性和稳定性。最后,完成手术机器人从操作手主动臂的虚拟手术操作。基于ADAMS建立从操作手主动臂的虚拟仿真模型,模拟主动臂微创手术操作。研究主动臂远心机构作横滚、俯仰和移动运动时,内窥镜的运动平稳性和不动点定位精度的变化。再者,在远心机构作横滚和俯仰联合运动状态下,研究关节驱动电机输出力矩的变化、内窥镜的角速度与质心速度变化。分析手术器械运动延迟性产生的原因,并提出计算内窥镜运动延迟性的方法。仿真结果表明,基于新型远心机构构建的内窥镜手术机器人主动臂能够较好的完成微创手术操作。
二、仿真外科训练系统在微创外科的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、仿真外科训练系统在微创外科的应用（论文提纲范文）
（1）沉浸式立体显示技术在临床医学领域中的应用（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 国际研究现状 |
| 1.1 基于虚拟现实的数字解剖教学应用研究 |
| 1.2 基于虚拟现实的微创手术技能培训应用研究 |
| 1.3 基于增强现实的术中导航应用研究 |
| 1.4 基于立体视觉的机器人及远程手术应用研究 |
| 2 国内研究进展 |
| 2.1 基于虚拟现实的数字解剖教学应用研究 |
| 2.2 基于虚拟现实的微创手术技能培训的应用研究 |
| 2.3 基于增强现实的术中导航的应用研究 |
| 2.4 基于立体视觉的机器人及远程手术应用研究 |
| 3 存在的问题与未来的发展 |
| 3.1 存在的问题 |
| 3.2 发展趋势与展望 |
| 4 结 语 |
（2）腔镜微创手术机器人力反馈主操作手设计与主从控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 腔镜微创手术机器人国内外研究现状 |
| 1.2.1 腔镜微创手术机器人国外研究现状 |
| 1.2.2 腔镜微创手术机器人国内研究现状 |
| 1.3 力反馈主操作手设计与主从控制关键技术研究现状 |
| 1.3.1 主操作手机构设计及优化 |
| 1.3.2 基于丝传动非线性补偿的主从运动控制 |
| 1.3.3 器械-组织交互作用力检测技术 |
| 1.3.4 主操作手人机交互及主从力反馈控制 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 力反馈主操作手机构设计及优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 主操作手机构设计 |
| 2.2.1 机构设计要求 |
| 2.2.2 总体设计方案 |
| 2.2.3 构型设计 |
| 2.2.4 关节传动和传感形式 |
| 2.3 主操作手机构性能评价方法及优化指标 |
| 2.3.1 机构综合性能评价方法 |
| 2.3.2 机构综合性能优化指标 |
| 2.4 基于PTPSO的机构参数优化算法 |
| 2.4.1 PTPSO算法原理 |
| 2.4.2 PTPSO算法优化搜索性能分析 |
| 2.5 主操作手机构参数优化 |
| 2.5.1 适应值函数求解分析 |
| 2.5.2 优化结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 腔镜微创手术机器人主从运动控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 主从直观操作运动控制研究 |
| 3.2.1 主从运动控制策略 |
| 3.2.2 主从运动映射模型 |
| 3.3 微创手术器械丝传动机构传输特性分析 |
| 3.3.1 迟滞回差现象分析 |
| 3.3.2 耦合运动现象分析 |
| 3.3.3 丝传动非线性对主从控制精度的影响 |
| 3.4 基于丝传动非线性补偿的主从运动控制研究 |
| 3.4.1 手术器械末端执行器运动状态识别 |
| 3.4.2 丝传动非线性前馈补偿控制策略研究 |
| 3.4.3 基于丝传动非线性补偿的主从运动映射模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 腔镜微创手术机器人交互作用力检测模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 交互作用力检测系统 |
| 4.3 交互作用力检测动力学模型 |
| 4.3.1 交互作用力映射模型 |
| 4.3.2 基于虚拟轴的动力学模型 |
| 4.3.3 动力学模型的离散化 |
| 4.4 微创手术器械动力学参数辨识 |
| 4.4.1 基于GPR-ZPLF的离线数据处理策略 |
| 4.4.2 GPR-ZPLF算法的有效性仿真分析 |
| 4.4.3 激励轨迹的设计 |
| 4.4.4 参数辨识结果 |
| 4.5 器械-组织接触力检测模型 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 主操作手人机交互及主从力反馈控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 主操作手建模分析 |
| 5.2.1 主操作手刚体动力学建模 |
| 5.2.2 主操作手关节摩擦建模 |
| 5.3 基于广义动量的力矩观测器 |
| 5.3.1 基于广义动量的关节力矩分析方法 |
| 5.3.2 力矩观测器的构造 |
| 5.4 基于时延神经网络的补偿器 |
| 5.4.1 TDNN构造 |
| 5.4.2 基于TDNN补偿器的有效性仿真分析 |
| 5.5 主操作手人机交互控制策略 |
| 5.6 主操作手力反馈控制策略 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 主从运动及力反馈控制实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 主从运动控制实验 |
| 6.2.1 主操作手位置精度检测实验 |
| 6.2.2 主从直观操作实验 |
| 6.2.3 微创手术器械丝传动非线性补偿实验 |
| 6.3 器械-组织交互作用力检测实验 |
| 6.3.1 无接触状态力检测实验 |
| 6.3.2 接触状态力检测实验 |
| 6.4 主操作手人机交互性能验证实验 |
| 6.4.1 主动运动状态附加力补偿实验 |
| 6.4.2 柔顺操作实验 |
| 6.4.3 力反馈性能验证实验 |
| 6.5 主从模式下的力反馈实验 |
| 6.5.1 模拟肿瘤触诊实验 |
| 6.5.2 小球硬度识别实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）微创手术机器人术前定位机构设计与术前规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微创手术机器人系统研究现状 |
| 1.2.1 微创手术机器人国外研究现状 |
| 1.2.2 微创手术机器人国内研究现状 |
| 1.3 微创手术机器人术前定位机构研究现状 |
| 1.4 微创手术机器人术前规划研究现状 |
| 1.4.1 基于外科医生临床经验的术前规划方法 |
| 1.4.2 基于增强现实环境的术前规划方法 |
| 1.4.3 基于多目标优化的术前规划方法 |
| 1.5 课题来源及研究意义 |
| 1.5.1 课题来源及意义 |
| 1.5.2 研究意义 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 第二章 微创手术机器人术前定位机构设计与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微创手术机器人术前规划需求分析 |
| 2.3 术前定位的方案选取 |
| 2.3.1 术前定位机构设计要求 |
| 2.3.2 具有冗余自由度的术前定位机构设计 |
| 2.4 术前定位机构的设计与建模 |
| 2.4.1 整体升降关节设计 |
| 2.4.2 整体伸缩关节结构的设计 |
| 2.4.3 整体从操作臂旋转平台结构的设计 |
| 2.4.4 单个从操作臂线性移动关节结构设计 |
| 2.4.5 重力补偿关节机构的设计 |
| 2.4.6 旋转小臂关节结构设计 |
| 2.5 关键部件有限元分析及伺服电机的选型 |
| 2.5.1 术前定位机构关键部件有限元分析 |
| 2.5.2 术前定位机构关键部件的电机选型 |
| 2.6 微创手术机器人术前定位机构的最终结构模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 微创手术机器人术前规划分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微创手术机器人术前规划描述 |
| 3.3 胆囊切除手术所需工作空间建模与分析 |
| 3.4 微创手术机器人运动学模型的建立 |
| 3.4.1 微创手术机器人 |
| 3.4.2 D-H法建立运动学模型 |
| 3.4.3 主动部分的雅克比矩阵求解 |
| 3.5 主动部分工作空间分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于多目标粒子群的术前规划优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 切口可行区域和病灶位置的确定 |
| 4.2.1 病灶位置坐标的确定 |
| 4.2.2 左右切口区域的确定 |
| 4.3 碰撞约束模型的建立 |
| 4.3.1 手术器械臂与内窥镜臂之间的碰撞 |
| 4.3.2 手术器械与内窥镜之间的碰撞 |
| 4.4 评价指标的建立 |
| 4.4.1 操作角和手眼协调性评价指标 |
| 4.4.2 可视性评价指标 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于多目标粒子群术前优化过程和仿真结果 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于多目标粒子群算法的术前规划方法 |
| 5.2.1 MOPSO参数的设定 |
| 5.2.2 术前规划算法的优化流程 |
| 5.3 术前规划优化算法实验研究 |
| 5.3.1 患者身体特征参数的设定 |
| 5.3.2 仿真结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（4）面向手术安全性的腹腔镜微创手术机器人性能评价与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景与意义 |
| 1.3 微创外科手术机器人国内外研究状况 |
| 1.3.1 国外微创外科手术机器人研究现状 |
| 1.3.2 国内微创外科手术机器人研究现状 |
| 1.4 微创外科手术机器人系统性能评价研究状况 |
| 1.4.1 微创外科手术机器人的术前规划研究 |
| 1.4.2 微创外科手术机器人运动控制技能评价方法 |
| 1.4.3 微创外科手术机器人运动约束研究 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 腹腔镜微创外科手术机器人系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微创外科手术机器人系统设计要求 |
| 2.3 手术机器人执行端机械结构分析 |
| 2.3.1 机器人术前被动调整机构 |
| 2.3.2 机器人主动机械臂RCM构型分析与设计 |
| 2.3.3 主动机械臂运动学及运动学性能分析 |
| 2.4 手术机器人主操作端结构分析 |
| 2.4.1 主操作手结构分析 |
| 2.4.2 主手操作台设计分析 |
| 2.5 机器人控制系统结构设计 |
| 2.6 安全性机制设计 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于多目标优化的机器人术前规划研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机器人性能优化评价指标 |
| 3.2.1 机器人工作空间的布局 |
| 3.2.2 机器人执行机构碰撞干涉检测模型的构建 |
| 3.2.3 机器人灵巧性分析 |
| 3.2.4 关节运动优化 |
| 3.2.5 手眼协调评价 |
| 3.3 术前规划算法的提出 |
| 3.3.1 多目标优化及算法介绍 |
| 3.3.2 算法流程介绍 |
| 3.4 算法仿真验证 |
| 3.4.1 实验拟定 |
| 3.4.2 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 机器人辅助手术人机交互与运动控制评价方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 人机操作模式下的控制策略分析 |
| 4.2.1 人机交互信息处理 |
| 4.2.2 手术机器人系统控制策略分析 |
| 4.3 手术机器人运动控制技能评价研究 |
| 4.4 实验分析 |
| 4.4.1 实验设置与任务拟定 |
| 4.4.2 基于电磁追踪原理的运动数据采集方法 |
| 4.4.3 基于动作评价指标的信息提取 |
| 4.4.4 实验结果统计分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于安全性的机器人空间运动约束研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 手术器械末端姿态复位与更换运动约束 |
| 5.2.1 手术器械末端关节复位运动约束 |
| 5.2.2 手术器械直线运动约束 |
| 5.3 主从操作过程中的机器人空间运动约束 |
| 5.3.1 包围盒的构建 |
| 5.3.2 最短间距判定 |
| 5.3.3 点到曲面的距离判定 |
| 5.3.4 基于人工势场的辅助力生成 |
| 5.3.5 虚拟代理点应用 |
| 5.3.6 两种碰撞干涉同时发生的应对措施 |
| 5.3.7 实验分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 腹腔镜手术机器人系统集成与性能实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 “MicroHand S”微创手术机器人系统集成 |
| 6.3 机器人系统性能实验 |
| 6.3.1 RCM定位安全机制检测 |
| 6.3.2 手术器械末端牵引力测试 |
| 6.3.3 机器人系统主从控制实验验证 |
| 6.4 活体动物实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）基于混合现实的微创手术机器人培训系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题的研究意义 |
| 1.2 微创手术机器人培训系统的研究现状 |
| 1.3 碰撞检测技术的研究现状 |
| 1.4 软组织建模的研究现状 |
| 1.5 混合现实技术的研究现状 |
| 1.6 课题来源及本文主要研究内容 |
| 第2章 软组织的三维重建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CT图像预处理 |
| 2.3 基于主动轮廓模型的软组织分割 |
| 2.4 基于区域生长法的软组织分割 |
| 2.5 基于移动立方体算法的软组织三维重建 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 虚实碰撞检测算法的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 虚实碰撞的原理 |
| 3.3 主手运动学模型的求解 |
| 3.3.1 主手的位置求解 |
| 3.3.2 主手的姿态求解 |
| 3.4 基于八叉树碰撞检测算法的设计 |
| 3.4.1 基于八叉树碰撞检测算法的基本流程 |
| 3.4.2 八叉树的初始化 |
| 3.4.3 碰撞的判定 |
| 3.4.4 软组织局部变形区域的确定与八叉树的更新 |
| 3.4.5 算法的性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 混合现实系统的实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 混合现实系统的组成 |
| 4.3 软组织力学模型的建立 |
| 4.4 应用程序间的通信 |
| 4.5 混合现实的虚实融合 |
| 4.6 混合现实实验 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表过的学术论文 |
| 致谢 |
（6）基于FBG的微创手术机器人力与形状感知系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1.课题来源及研究背景 |
| 1.1.1.课题的来源 |
| 1.1.2.课题研究的背景和意义 |
| 1.2.国内外研究综述 |
| 1.2.1.FBG力感知系统研究综述 |
| 1.2.2.FBG形状感知系统研究综述 |
| 1.3.基于研究现状的分析 |
| 1.3.1.FBG力感知系统的设计纲要 |
| 1.3.2.FBG形状感知系统的设计纲要 |
| 1.4.课题主要研究内容 |
| 第2章 腹腔镜手术机器人的FBG力感知系统设计 |
| 2.1.引言 |
| 2.2.力感知系统的布置与设计标准 |
| 2.3.柔性敏感关节的设计与选材 |
| 2.4.柔性关节力学模型的建立和静力学有限元仿真 |
| 2.4.1.柔性关节力学模型建立 |
| 2.4.2.柔性关节静力学有限元仿真 |
| 2.5.基于改进PSO算法的柔性关节优化 |
| 2.5.1.改进PSO算法的选择 |
| 2.5.2.基于CC-PSO的柔性关节优化 |
| 2.6.三维力解耦模型和温度补偿机制 |
| 2.6.1.FBG力感知系统的三维力解耦模型 |
| 2.6.2.FBG力感知系统的温度补偿机制 |
| 2.7.本章小结 |
| 第3章 FBG力感知系统的集成与性能评估 |
| 3.1.引言 |
| 3.2.力感知实验平台搭建 |
| 3.2.1.四自由度运动平台的设计 |
| 3.2.2.FBG力感知系统的集成 |
| 3.2.3.实验平台组成及布置 |
| 3.3.FBG力感知系统的标定和性能评估 |
| 3.3.1.实验设置及标定数据采集 |
| 3.3.2.FBG力感知系统的标定 |
| 3.3.3.FBG力感知系统的静态特性指标评估 |
| 3.3.4.FBG力感知系统的误差来源分析 |
| 3.4.本章小结 |
| 第4章 FBG形状感知系统的设计 |
| 4.1.引言 |
| 4.2.针对单孔腔镜机器人的FBG形状测量方案 |
| 4.2.1.形状感知系统设计的核心问题 |
| 4.2.2.基于亚柔性关节的多点形状感知方法 |
| 4.2.3.曲率矢量的计算 |
| 4.3.基于多点应变感知的形状重构算法 |
| 4.3.1 骨架形态的函数表达 |
| 4.3.2 基于Frenet-Serret方程的数值运动学 |
| 4.3.3 基于笛卡尔坐标的代数运动学 |
| 4.3.4 基于仿真的两种形状重构方法对比 |
| 4.3.5 形状重构算法 |
| 4.4.基于Matlab App Designer的形状重构GUI |
| 4.5.FBG形状感知系统实验平台设计 |
| 4.5.1.机器人柔性躯干与亚柔性关节的静力学集成仿真 |
| 4.5.2.二自由度单孔机械臂的搭建 |
| 4.6.本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 1:FBG的传感原理及数学模型 |
| 附录1参考文献 |
| 附录 2:粒子群算法发展综述及性能对比 |
| 附录2参考文献 |
| 附录 3:BPNN模型及参数设置 |
| 附录3参考文献 |
| 附录 4:单孔腹腔镜机器人发展现状综述 |
| 附录4参考文献 |
| 附录 5:Frenet-Serret标架的数学基础 |
| 附录5参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 |
| 致谢 |
（7）微创手术机器人信息交互框架研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景集研究目的和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 人机信息交互理论 |
| 1.2.2 微创手术机器人发展研究现状 |
| 1.2.3 研究现状总结 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 第2章 微创手术机器人用户需求挖掘 |
| 2.1 MISR用户需求获取 |
| 2.1.1 需求信息获取方法 |
| 2.1.2 需求信息采集标准 |
| 2.2 经典手术视频分析 |
| 2.2.1 手术流程分析 |
| 2.2.2 手术中的需求分析 |
| 2.3 MISR相关文献资源需求挖掘 |
| 2.3.1 MISR的非功能性需求 |
| 2.3.2 MISR的功能性需求 |
| 2.4 MISR相关医生深入访谈 |
| 2.4.1 医生的深入访谈 |
| 2.4.2 需求信息汇总及预处理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 微创手术机器人信息交互框架构建 |
| 3.1 信息交互框架要素 |
| 3.1.1 信息交互框架构成要素及形式 |
| 3.1.2 现有MISR信息交互框架 |
| 3.2 信息交互行为及信息交互框架 |
| 3.2.1 框架中的信息交互行为及影响因素 |
| 3.2.2 信息交互框架中的角色 |
| 3.2.3 基于多层维度的信息交互框架模型 |
| 3.3 信息交互框架决策信息量评估算法 |
| 3.3.1 信息的量化 |
| 3.3.2 AHP约束项权重确定 |
| 3.3.3 决策信息量算法 |
| 3.4 MISR创新信息交互框架 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 信息交互框架应用与评价 |
| 4.1 信息交互框架延伸 |
| 4.1.1 信息交互框架延伸与拓展方法 |
| 4.1.2 信息交互框架应用方法 |
| 4.2 基于信息交互框架的MISR概念设计 |
| 4.2.1 MISR概念设计方案 |
| 4.2.2 MISR概念设计方案评价 |
| 4.2.3 MISR概念设计方案实现 |
| 4.3 信息交互框架评价与可用性分析 |
| 4.3.1 信息交互框架的创新功能及发展 |
| 4.3.2 创新框架的可用性实验及结论 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录1 手术视频资料观察记录 |
| 附录2 相关医生访谈提纲 |
| 附录3 需求信息的分类结果 |
| 附录4 AHP约束项权重各专家评判矩阵 |
| 附录5 可用性测试任务1与任务6原始数据 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）绳驱动手术器械动力学建模与回差补偿控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微创机器人研究现状 |
| 1.2.2 钢丝绳传动建模研究现状 |
| 1.2.3 绳驱动系统回差辨识研究现状 |
| 1.2.4 绳驱动手术器械控制研究现状 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 绳驱动手术器械的建模与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 手术器械传动系统分析 |
| 2.2.1 手术器械的结构分析 |
| 2.2.2 手术器械的传动方式分析 |
| 2.3 传动系统的动力学建模分析 |
| 2.3.1 手术器械的动力学建模分析 |
| 2.3.2 绳轮摩擦模型的建立 |
| 2.3.3 力学模型参数分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 绳驱动手术器械回差辨识算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 回差参数分析 |
| 3.2.1 传动系统的回差分析 |
| 3.2.2 传动系统运动阶段分析 |
| 3.2.3 回差辨识阶段参数选择 |
| 3.3 阈值辨识算法 |
| 3.4 一阶微分辨识算法 |
| 3.4.1 电流的均值滤波处理 |
| 3.4.2 一阶微分 |
| 3.5 图像辨识采用的深度学习算法 |
| 3.5.1 语义分割算法 |
| 3.5.2 U-Net型网络结构 |
| 3.5.3 基于电流特性的绳驱动手术器械回差辨识研究 |
| 3.5.4 基于电流离线辨识的一维U-net型网络的结构 |
| 3.5.5 样本训练集和测试集的制作 |
| 3.5.6 仿真结果分析与比较 |
| 3.5.7 辨识算法误差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 绳驱动手术器械的回差补偿算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 绳驱动手术器械迟滞曲线的采集 |
| 4.3 绳驱动手术器械输入输出位移特性分析 |
| 4.3.1 回差阶段的输入输出位移特性分析 |
| 4.3.2 电机补偿控制曲线的分析 |
| 4.4 绳驱动手术器械补偿控制算法 |
| 4.4.1 绳驱动手术器械的回差补偿策略 |
| 4.4.2 ProMPs运动基元思想 |
| 4.4.3 基于ProMPs运动基元的补偿控制算法 |
| 4.4.4 时间调制 |
| 4.4.5 基函数的选择 |
| 4.4.6 权重优化的粒子群算法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 绳驱动手术器械补偿算法验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电机传递模型的搭建 |
| 5.3 电机的补偿算法验证 |
| 5.3.1 绳驱动手术器械位移滞回模型建模 |
| 5.3.2 机械间隙回差阶段的辨识补偿 |
| 5.3.3 钢丝绳变形回差阶段的辨识补偿 |
| 5.4 仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）微创手术机器人触觉传感器及肿瘤触诊探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.1.1 微创手术机器人的发展 |
| 1.1.2 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微创手术机器人研究现状 |
| 1.2.2 医用触觉传感器研究现状 |
| 1.2.2.1 静态压痕法实现组织硬度检测 |
| 1.2.2.2 动态测量法实现组织硬度检测 |
| 1.2.3 机器人触诊技术研究现状 |
| 1.3 本文研究内容与结构安排 |
| 第二章 微创手术机器人自主肿瘤触诊探测系统总体设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统方案设计 |
| 2.2.1 任务需求分析 |
| 2.2.2 系统组成与工作流程 |
| 2.3 硬度触觉感知模块 |
| 2.3.1 系统设计需求 |
| 2.3.2 检测原理选择 |
| 2.4 病灶定位与形状检测模块 |
| 2.4.1 设计思路 |
| 2.4.2 算法流程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 微创手术机器人触觉传感器研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微创手术触觉传感器设计 |
| 3.2.1 传感器结构设计 |
| 3.2.2 传感器驱动原理 |
| 3.3 传感器硬度检测与灵敏度调节原理模型 |
| 3.4 传感器有限元仿真验证与性能分析 |
| 3.4.1 有限元模型参数设置 |
| 3.4.2 传感器振型分析 |
| 3.4.3 传感器不同配置下硬度测量性能仿真分析 |
| 3.5 传感器组织硬度测量与肿瘤探测性能实验验证 |
| 3.5.1 实验平台搭建 |
| 3.5.2 组织硬度测量实验 |
| 3.5.3 生物组织中肿瘤触诊探测实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于高斯过程回归的肿瘤快速触诊探测算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 组织表面硬度分布建模算法 |
| 4.2.1 问题描述与基本假设 |
| 4.2.2 GPR算法概述 |
| 4.2.3 协方差函数选择 |
| 4.3 改进的触诊采样点选取策略函数设计 |
| 4.3.1 现有触诊采样点选取策略函数及其采样效果分析 |
| 4.3.2 改进后的最近邻多病灶边界搜索策略 |
| 4.4 肿瘤快速触诊探测算法仿真验证 |
| 4.4.1 仿真样本参数设置与算法评价指标 |
| 4.4.2 肿瘤触诊探测算法仿真验证与不同采样策略肿瘤探测效果分析 |
| 4.4.3 最近邻多病灶边界搜索策略移动距离优化效果分析 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 机器人自主触诊系统软硬件设计与系统集成测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数据采集与信号处理单元设计 |
| 5.2.1 功能需求分析 |
| 5.2.2 数据采集与信号处理单元硬件设计与选型 |
| 5.2.3 数据采集与信号处理单元软件设计 |
| 5.3 机器人自主触诊系统实验平台设计 |
| 5.3.1 实验平台搭建 |
| 5.3.2 肿瘤触诊探测流程设计 |
| 5.3.3 机器人自主触诊系统软件平台设计 |
| 5.4 机器人自主肿瘤触诊探测实验 |
| 5.4.1 机器人自主肿瘤触诊探测仿真实验 |
| 5.4.2 机器人自主肿瘤触诊探测实物实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 附录 |
（10）微创手术机器人机构设计与人机交互研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微创手术机器人从操作手主动臂研究现状 |
| 1.2.1 微创手术机器人从操作手主动臂国外研究现状 |
| 1.2.2 微创手术机器人远心机构国内研究现状 |
| 1.3 手术机器人人机交互研究现状 |
| 1.3.1 手术机器人的人机交互 |
| 1.3.2 人机交互的国内外研究现状 |
| 1.4 课题研究的目的和意义 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第二章 内窥镜手术机器人从操作手主动臂结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微创手术操作分析 |
| 2.2.1 微创手术操作流程分析 |
| 2.2.2 机器人主动臂设计要求分析 |
| 2.3 微创手术机器人从操作手主动臂的构型选择 |
| 2.3.1 远程运动中心机构 |
| 2.3.2 手术器械 |
| 2.4 微创手术机器人从操作手主动臂机械结构设计 |
| 2.4.1 横滚关节机械结构设计 |
| 2.4.2 俯仰关节机械结构设计 |
| 2.4.3 移动关节机械结构设计 |
| 2.5 关键零部件的有限元分析 |
| 2.6 电机选择 |
| 2.6.1 横滚关节电机选择 |
| 2.6.2 俯仰关节电机选择 |
| 2.6.3 移动关节电机选择 |
| 2.7 手术机器人主动臂的最终构型 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 内窥镜手术机器人主动臂运动学及仿真分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微创手术机器人主动臂运动学分析 |
| 3.2.1 关节坐标系的建立 |
| 3.2.2 正运动学分析 |
| 3.2.3 逆运动学求解 |
| 3.3 工作空间分析 |
| 3.4 雅可比矩阵求解 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 内窥镜手术机器人主动臂的重力补偿与人机交互 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 重力补偿设计 |
| 4.2.1 小臂重力补偿 |
| 4.2.2 大臂重力补偿 |
| 4.2.3 重力补偿原理 |
| 4.3 重力补偿力学分析 |
| 4.4 重力补偿仿真分析 |
| 4.5 人机交互 |
| 4.5.1 人机交互理论基础 |
| 4.5.2 人机交互控制算法 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 内窥镜手术机器人主动臂的ADAMS仿真分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 主动臂仿真模型的建立 |
| 5.3 腹腔微创手术过程分析 |
| 5.4 各关节仿真分析 |
| 5.4.1 横滚运动自由度 |
| 5.4.2 俯仰运动自由度 |
| 5.4.3 平移运动自由度 |
| 5.5 末端定位精度分析 |
| 5.6 手术器械混合运动仿真 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
四、仿真外科训练系统在微创外科的应用（论文参考文献）
- [1]沉浸式立体显示技术在临床医学领域中的应用[J]. 邰永航,石俊生. 中国图象图形学报, 2021(06)
- [2]腔镜微创手术机器人力反馈主操作手设计与主从控制研究[D]. 梁云雷. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]微创手术机器人术前定位机构设计与术前规划研究[D]. 韩帅. 天津工业大学, 2021(01)
- [4]面向手术安全性的腹腔镜微创手术机器人性能评价与实验研究[D]. 梁科. 天津大学, 2020(01)
- [5]基于混合现实的微创手术机器人培训系统的研究[D]. 胡晏容. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]基于FBG的微创手术机器人力与形状感知系统研究[D]. 杜承金. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]微创手术机器人信息交互框架研究[D]. 孙清华. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [8]绳驱动手术器械动力学建模与回差补偿控制[D]. 徐明玉. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]微创手术机器人触觉传感器及肿瘤触诊探测技术研究[D]. 员亚辉. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [10]微创手术机器人机构设计与人机交互研究[D]. 马保平. 上海工程技术大学, 2020(04)