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基于双耳麦克风实现机器人骨铣削状态自动控制
被引量：
1
1
作者
孙健文
王瑞
+2 位作者
夏光明
代煜
张建勋
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期259-268,共10页
为了提升骨铣削手术机器人的手术质量,要求机器人对于手术中的铣削状态(主要包括铣削深度和铣削角度)能够实时感知并控制。针对此问题,本文提出一种利用双耳麦克风系统来辅助完成铣削状态控制的方法。首先对铣削状态与声信号的关系进行...
为了提升骨铣削手术机器人的手术质量,要求机器人对于手术中的铣削状态(主要包括铣削深度和铣削角度)能够实时感知并控制。针对此问题,本文提出一种利用双耳麦克风系统来辅助完成铣削状态控制的方法。首先对铣削状态与声信号的关系进行建模,之后完成铣削深度与铣削角度的标定实验获得所提模型的相关系数,最后利用PD控制器结合所建立的模型函数来实时分析并控制机器人的铣削状态。实验结果表明,铣削期望深度为0.5 mm时,加入角度控制相较于未加角度控制的实验效果在铣削深度与期望值偏差的方面提升了7.0%,铣削稳定性方面提升了34.1%。并且证明在期望深度为0.8 mm的极端情况下引入角度控制同样有着提升铣削效果的积极作用。经过实验验证所提方法能够有效的提升骨铣削手术机器人的工作质量。
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关键词
手术机器人
骨铣削
信号处理
深度控制
角度控制
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职称材料
考虑冲洗液机器人骨铣削温度建模及敏感性分析
2
作者
周紫琪
柯玮翔
+2 位作者
胡钧飞
赵志辉
代煜
《仪器仪表学报》
CSCD
北大核心
2024年第11期300-311,共12页
在机器人辅助骨铣削手术中,大量热量的产生容易导致热坏死,通常通过使用冲洗液来降低铣削温度。然而,传统的骨铣削温度研究并未考虑冲洗液的影响。为此,建立了一个综合考虑冲洗液作用的骨铣削温度模型。首先,基于有限元法,构建了球头铣...
在机器人辅助骨铣削手术中,大量热量的产生容易导致热坏死,通常通过使用冲洗液来降低铣削温度。然而,传统的骨铣削温度研究并未考虑冲洗液的影响。为此,建立了一个综合考虑冲洗液作用的骨铣削温度模型。首先,基于有限元法,构建了球头铣刀铣削皮质骨的温度场模型。然后,通过点热源温度场理论,标定了不同流速下冲洗液的对流换热系数。结果表明,当冲洗液流速分别为31.6、43.3和65μm^(3)/s时,对流换热系数分别为400、800和1100 W/(m^(2)·℃)。最后,采用响应面法分析了各铣削参数对最高铣削温度的影响。分析结果表明,铣削深度对最高温度的影响最大,其次是冲洗液流速、进给速度和铣削角度。该温度模型及分析结果为术前铣削参数选择提供了有价值的参考,有助于减少骨铣削过程中的热坏死风险。
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关键词
骨铣削温度
有限元法
热参数识别
响应面法
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职称材料
题名
基于双耳麦克风实现机器人骨铣削状态自动控制
被引量：
1
1
作者
孙健文
王瑞
夏光明
代煜
张建勋
机构
南开大学机器人与信息系统化研究所
天津医科
大学
总医院骨科
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期259-268,共10页
基金
国家自然科学基金(62173190)项目资助。
文摘
为了提升骨铣削手术机器人的手术质量,要求机器人对于手术中的铣削状态(主要包括铣削深度和铣削角度)能够实时感知并控制。针对此问题,本文提出一种利用双耳麦克风系统来辅助完成铣削状态控制的方法。首先对铣削状态与声信号的关系进行建模,之后完成铣削深度与铣削角度的标定实验获得所提模型的相关系数,最后利用PD控制器结合所建立的模型函数来实时分析并控制机器人的铣削状态。实验结果表明,铣削期望深度为0.5 mm时,加入角度控制相较于未加角度控制的实验效果在铣削深度与期望值偏差的方面提升了7.0%,铣削稳定性方面提升了34.1%。并且证明在期望深度为0.8 mm的极端情况下引入角度控制同样有着提升铣削效果的积极作用。经过实验验证所提方法能够有效的提升骨铣削手术机器人的工作质量。
关键词
手术机器人
骨铣削
信号处理
深度控制
角度控制
Keywords
surgical robot
bone milling
signal processing
depth control
angle control
分类号
TH781 [机械工程—精密仪器及机械]
TP242.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
考虑冲洗液机器人骨铣削温度建模及敏感性分析
2
作者
周紫琪
柯玮翔
胡钧飞
赵志辉
代煜
机构
南开大学机器人与信息系统化研究所
天津医科
大学
附属第四中心医院
出处
《仪器仪表学报》
CSCD
北大核心
2024年第11期300-311,共12页
基金
国家自然科学基金(62173190)
天津市科技计划(21JCYBJC00280)项目资助。
文摘
在机器人辅助骨铣削手术中,大量热量的产生容易导致热坏死,通常通过使用冲洗液来降低铣削温度。然而,传统的骨铣削温度研究并未考虑冲洗液的影响。为此,建立了一个综合考虑冲洗液作用的骨铣削温度模型。首先,基于有限元法,构建了球头铣刀铣削皮质骨的温度场模型。然后,通过点热源温度场理论,标定了不同流速下冲洗液的对流换热系数。结果表明,当冲洗液流速分别为31.6、43.3和65μm^(3)/s时,对流换热系数分别为400、800和1100 W/(m^(2)·℃)。最后,采用响应面法分析了各铣削参数对最高铣削温度的影响。分析结果表明,铣削深度对最高温度的影响最大,其次是冲洗液流速、进给速度和铣削角度。该温度模型及分析结果为术前铣削参数选择提供了有价值的参考,有助于减少骨铣削过程中的热坏死风险。
关键词
骨铣削温度
有限元法
热参数识别
响应面法
Keywords
bone milling temperature
finite element method
thermal parameter identification
response surface method
分类号
TH811 [机械工程—精密仪器及机械]
TH781 [机械工程—精密仪器及机械]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于双耳麦克风实现机器人骨铣削状态自动控制
孙健文
王瑞
夏光明
代煜
张建勋
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
考虑冲洗液机器人骨铣削温度建模及敏感性分析
周紫琪
柯玮翔
胡钧飞
赵志辉
代煜
《仪器仪表学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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参考文献
引证文献
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