一种胆囊切除虚拟手术仿真训练平台研究 被引量：12

1

作者 汪军 刘冬 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1853-1862,共10页

实时性、变形逼真、手感真实是虚拟手术具有沉浸感的主要因素。从这些要素出发搭建了一种具有力反馈手感的胆囊切除虚拟手术仿真训练平台,在实时性上,提出一种不同的模型采用不同的包围盒碰撞检测的Capsule-Sphere混合碰撞检测方法;在... 实时性、变形逼真、手感真实是虚拟手术具有沉浸感的主要因素。从这些要素出发搭建了一种具有力反馈手感的胆囊切除虚拟手术仿真训练平台,在实时性上,提出一种不同的模型采用不同的包围盒碰撞检测的Capsule-Sphere混合碰撞检测方法;在受力变形上,提出一种网格-骨架模型的质点弹簧形变方法;并在前期研究的虚拟手术力反馈手柄上进行了测试。实验结果表明,将这两种模型应用于胆囊切除虚拟手术研究中,仿真训练平台能动态、实时、逼真地模拟软组织的变形过程,力反馈手感真实稳定。 展开更多

关键词 虚拟手术 力反馈 碰撞检测 变形

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基于带通Σ-Δ调制器的硅微机械陀螺力反馈闭环检测 被引量：4

2

作者 吴志强 杨亮 +1 位作者 夏国明 苏岩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2540-2545,共6页

为了提高硅微机械陀螺(SMG)的性能,研究了一种基于四阶机电结合带通Σ-Δ调制器(SDM)的硅微机械陀螺力反馈闭环检测方法。基于谐振器级联谐振前馈(CRFF)结构设计了该方法的仿真模型,并利用商用软件SD TOOLS计算了环路参数。采用MATLAB/S... 为了提高硅微机械陀螺(SMG)的性能,研究了一种基于四阶机电结合带通Σ-Δ调制器(SDM)的硅微机械陀螺力反馈闭环检测方法。基于谐振器级联谐振前馈(CRFF)结构设计了该方法的仿真模型,并利用商用软件SD TOOLS计算了环路参数。采用MATLAB/SIMULINK对设计结果进行了行为级仿真,结果表明,1 Hz条件下环路的信噪比达到了109.2dB,符合设计预期。在此基础上,以现场可编程门阵列(FPGA)为数字处理核心搭建了硅微机械陀螺数字化测控电路并进行了性能测试。结果表明,采用带通SDM闭环检测技术和数字化闭环驱动技术后,硅微机械陀螺的Allan方差零偏不稳定性约为1.15(°)/h,角度随机游走约为7.74×10-2(°)/√h,且信噪比参数满足了设计目标。得到的结果证明了设计方法的正确性;显示提出的带通SDM力反馈闭环检测方法有助于提高SMG的性能,拓展其应用领域。 展开更多

关键词 硅微机械陀螺 力反馈闭环检测 SIGMA Delta(Σ-Δ)调制器 ALLAN方差

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一种胆道虚拟手术仿真系统 被引量：4

3

作者 潘家辉 鲍苏苏 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2010年第2期566-568,共3页

设计了一种用于外科医生仿真训练的具有实时力反馈的胆道虚拟手术仿真系统。主要讨论了本系统的结构设计、三维重建、碰撞检测、软组织的弹性变形和力反馈等方面的技术实现。通过对胆囊取石手术进行仿真模拟,分析该系统的应用情况和性... 设计了一种用于外科医生仿真训练的具有实时力反馈的胆道虚拟手术仿真系统。主要讨论了本系统的结构设计、三维重建、碰撞检测、软组织的弹性变形和力反馈等方面的技术实现。通过对胆囊取石手术进行仿真模拟,分析该系统的应用情况和性能指标。实验结果表明,该系统能有效地进行胆道手术仿真训练,提供的力反馈功能具有较好的稳定性和实时性。 展开更多

关键词 虚拟手术 胆道手术 碰撞检测 力反馈

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一种新型七自由度数据臂结构分析与设计 被引量：1

4

作者 赵灿 林华 孟偲 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第9期33-35,42,共4页

介绍了一种新型(BUAA-III型)七自由度数据臂的设计原理和组成,进行了数据臂的空间结构虚拟设计和数据臂测量机构的自由度分析。该数据臂既可以检测人手臂各关节变化,同时又可以获得手臂各关节角度和腕部的位置变化,并具有部分关节力反... 介绍了一种新型(BUAA-III型)七自由度数据臂的设计原理和组成,进行了数据臂的空间结构虚拟设计和数据臂测量机构的自由度分析。该数据臂既可以检测人手臂各关节变化,同时又可以获得手臂各关节角度和腕部的位置变化,并具有部分关节力反馈功能,已成功应用在网络遥操作主从臂控制仿真平台上。 展开更多

关键词 数据臂 关节检测 自由度分析 力反馈

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压缩性骨折内固定手术仿真 被引量：1

5

作者 解翠 耿俊美 +1 位作者 李健 董军宇 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1351-1357,共7页

虚拟手术仿真为医学手术训练提供了具有真实感和沉浸感的新手段。设计和实现了针对腰椎压缩性骨折内固定手术的虚拟仿真,构建3D手术场景并制作形变动画,采用多层级碰撞体组合切换的碰撞检测方法,并将多指标力反馈模型值映射为HTC Vive... 虚拟手术仿真为医学手术训练提供了具有真实感和沉浸感的新手段。设计和实现了针对腰椎压缩性骨折内固定手术的虚拟仿真,构建3D手术场景并制作形变动画,采用多层级碰撞体组合切换的碰撞检测方法,并将多指标力反馈模型值映射为HTC Vive手柄的不同强度的震动触感,结合语音指导和UI视觉反馈,实现视觉、听觉和触觉的多通道手术体验。该系统提供指导训练模块和测评模块,可以对手术操作流程、操作用时和操作正确性等多项指标进行评分,规范用户的操作流程和提高手术正确操作的熟练度。 展开更多

关键词 虚拟手术仿真 碰撞检测 力反馈 HTC Vive

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基于变刚度与力反馈的虚拟3D画笔触觉行为

6

作者 黄磊 侯增选 +2 位作者 李楠楠 张迪靖 苏金辉 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期49-59,共11页

针对汽车工业中虚拟油泥模型外观设计问题,采用一种六自由度输入设备并基于实时力反馈交互技术,提出一种新型的变刚度画笔模型以及触觉装饰方法,实现在虚拟三维物体表面实时触觉绘制与外观装饰.基于变刚度弹性理论,深入研究虚拟3D画笔... 针对汽车工业中虚拟油泥模型外观设计问题,采用一种六自由度输入设备并基于实时力反馈交互技术,提出一种新型的变刚度画笔模型以及触觉装饰方法,实现在虚拟三维物体表面实时触觉绘制与外观装饰.基于变刚度弹性理论,深入研究虚拟3D画笔的触觉行为.首先,采用一种弯曲弹簧振子模型来构建3D画笔的力学模型,并分析虚拟画笔实时变形与承受的绘制力之间的内在关系;接着,基于一种加权平均距离的碰撞算法,研究虚拟画笔与虚拟3D物体之间的碰撞检测问题;采用一种球扩展操作以获得弯曲画笔的最小包围球,进而计算得到虚拟投影平面;根据在一个采样点处的画笔变形,得到虚拟投影平面上的二维笔触;通过将二维画笔笔触实时地映射到三维对象表面,便可以得到三维笔触;沿着三维绘制方向,通过控制绘制力矩并叠加不同大小、形状的3D笔触便可得到3D笔道.仿真对比实验结果表明,所采用的画笔模型及方法可以有效增强用户虚拟绘制时的真实性. 展开更多

关键词 计算机触觉 人机交互 实时力反馈 变刚度 碰撞检测

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面向上颌骨骨折复位手术的虚拟系统设计 被引量：6

7

作者 李丹妮 刘奇 +4 位作者 田琪 赵雷昱 何凌 黄韫栀 张劲 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第6期1730-1733,共4页

基于3D计算机触觉视觉交互(CHAI3D)和开放图形库(Open GL)等开源软件,设计了针对上颌骨复位手术的仿真系统。使用真实病例的CT图像搭建虚拟场景,通过Geomagic力反馈设备对虚拟模型进行三维操作并输出触觉反馈。在原有单点碰撞算法的基础... 基于3D计算机触觉视觉交互(CHAI3D)和开放图形库(Open GL)等开源软件,设计了针对上颌骨复位手术的仿真系统。使用真实病例的CT图像搭建虚拟场景,通过Geomagic力反馈设备对虚拟模型进行三维操作并输出触觉反馈。在原有单点碰撞算法的基础上,提出了使用多个中介代理的多点碰撞算法,避免了虚拟手术工具的手柄插入虚拟器官的不实仿真;通过力反馈设备对头颅骨模型进行选择、移动和旋转,模拟手术中对头颅骨的移动和放置。系统可用于训练医学院学生,也可用于复杂手术的术前规划。 展开更多

关键词 虚拟手术 力反馈 上颌骨骨折复位手术 虚拟现实 碰撞检测

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带力反馈的星球探测机器人遥操作虚拟训练系统 被引量：3

8

作者 邵斌澄 宋爱国 +1 位作者 谭丽芬 李会军 《载人航天》 CSCD 北大核心 2021年第6期688-695,共8页

针对星球探测机器人操作难度大、控制流程复杂的问题,开发了具有力觉反馈的遥操作虚拟训练系统,包括力反馈手控器和虚拟现实系统,用于训练操作,改善控制策略。虚拟场景使用Unity3D开发,以重构机器人、控制箱及环境。引入力觉反馈以增强... 针对星球探测机器人操作难度大、控制流程复杂的问题,开发了具有力觉反馈的遥操作虚拟训练系统,包括力反馈手控器和虚拟现实系统,用于训练操作,改善控制策略。虚拟场景使用Unity3D开发,以重构机器人、控制箱及环境。引入力觉反馈以增强了临场感。通过操控反馈力实验及遥操作任务实验来评估本系统,结果表明:虚拟场景计算的反馈力准确,误差小于±0.4 N;设计的地面爬坡、翻越楼梯、避障入库及机械臂抓取等遥操作任务均可有效完成。 展开更多

关键词 星球探测机器人 力反馈 虚拟现实 遥操作 Unity3D

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声表面波微力传感器信号处理电路的设计与仿真 被引量：5

9

作者 李济同 李媛媛 卢文科 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1054-1060,共7页

随着声表面波微力传感的应用领域不断扩展,其测量性能的要求随之提高。针对高频信号稳定性、噪声干扰抑制以及测量灵敏度方面的问题,基于反馈原理设计声表面波振荡电路;针对高频信号难以测量的问题,采用混频检测法实现高频-中频信号的转... 随着声表面波微力传感的应用领域不断扩展,其测量性能的要求随之提高。针对高频信号稳定性、噪声干扰抑制以及测量灵敏度方面的问题,基于反馈原理设计声表面波振荡电路;针对高频信号难以测量的问题,采用混频检测法实现高频-中频信号的转化;针对混频后高频谐波分量干扰问题,基于Ⅱ型切比雪夫滤波器设计具有平稳增益、衰减带下降快的低通滤波电路;并搭建整形电路以供处理器对敏感参数进行识别。仿真分析表明,该研究优化了声表面波微力传感器的测量性能,对其应用领域的拓展具有一定的意义。 展开更多

关键词 声表面波微力传感器 测量性能 反馈原理 混频检测 切比雪夫滤波器

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基于MIMO的垂直分层空时码检测算法 被引量：1

10

作者 李小玮 韦岗 《电讯技术》 2005年第3期26-29,共4页

分层空时码(BLAST)是贝尔实验室提出的一种基于多入多出(MIMO)传输方式的空时码系统。本文着重研究了BLAST系统中一类垂直分层空时码的检测算法,依据信号模型,分析推导了基于迫零准则和最小均方误差准则的估计算法,并在此基础上采用了... 分层空时码(BLAST)是贝尔实验室提出的一种基于多入多出(MIMO)传输方式的空时码系统。本文着重研究了BLAST系统中一类垂直分层空时码的检测算法,依据信号模型,分析推导了基于迫零准则和最小均方误差准则的估计算法,并在此基础上采用了以上算法与判决反馈及最佳排序思想结合的方法,使系统的误码率性能得到了提高。最后通过仿真实验比较了各种算法的性能和特点,结果表明分层空时码用于无线通信具有极大优势。 展开更多

关键词 多入多出系统 垂直分层空时码 迫零算法 最小均方误差 判决反馈检测

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信道反馈延迟的V-BLAST系统功率分配算法 被引量：1

11

作者 于晓丹 陈小敏 谭伟 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第6期36-39,44,共5页

针对信道反馈的延迟问题,以降低误比特率(BER)为优化目标,提出一种适用于垂直分层空时编码系统的自适应发送功率分配算法。假设接收端可以得到完全的信道状态信息,并通过反馈链路将信道信息反馈至发送端。在接收端采用迫零检测算法,给... 针对信道反馈的延迟问题,以降低误比特率(BER)为优化目标,提出一种适用于垂直分层空时编码系统的自适应发送功率分配算法。假设接收端可以得到完全的信道状态信息,并通过反馈链路将信道信息反馈至发送端。在接收端采用迫零检测算法,给出系统瞬时信噪比(SNR)与估计SNR的表达式推导过程,根据系统瞬时SNR的条件概率密度函数求出系统总BER的表达式;发送端在总功率约束条件下,采用拉格朗日极值法计算出自适应功率分配矩阵的闭式解。仿真结果表明,当归一化反馈迟延因子等于0.000 1、误比特率为10^(-3)时,该算法的系统性能比等功率分配算法提高约5 dB。 展开更多

关键词 垂直分层空时编码 自适应功率分配 迫零检测 反馈时延 信噪比估计 误比特率

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虚拟手术仿真系统碰撞检测及其形变的研究

12

作者 王秋锋 肖伟 曾庆军 《科学技术与工程》 2009年第8期2099-2103,共5页

设计了一套用于外科医生手术仿真训练的具有实时力反馈的虚拟手术仿真系统。阐述了反馈设备通过带有力/位置传感器的单自由度的机械手和电机控制电路实现实时模拟手术仿真的位置采集和力反馈功能。通过碰撞检测、非线性力反馈计算和软... 设计了一套用于外科医生手术仿真训练的具有实时力反馈的虚拟手术仿真系统。阐述了反馈设备通过带有力/位置传感器的单自由度的机械手和电机控制电路实现实时模拟手术仿真的位置采集和力反馈功能。通过碰撞检测、非线性力反馈计算和软组织形变计算等算法实现逼真的视觉反馈功能。仿真实验表明该系统提供了实时的视觉反馈,具有很强的真实感。 展开更多

关键词 虚拟手术 力反馈 碰撞检测 有限元

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