基于水平集的前列腺磁共振图像分割方法研究 被引量：22

1

作者 张永德 彭景春 +2 位作者 刘罡 姜金刚 赵燕江 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期416-424,共9页

基于前列腺磁共振图像(MRI)特征信息及其病变好发特定区域等先验知识,针对前列腺内外轮廓全分割问题,提出基于边缘距离调整水平集演化(DRLSE)的前列腺MRI两步分割方法。在构建统一水平集能量函数的基础上,第1步基于前列腺MR的T1(纵向弛... 基于前列腺磁共振图像(MRI)特征信息及其病变好发特定区域等先验知识,针对前列腺内外轮廓全分割问题,提出基于边缘距离调整水平集演化(DRLSE)的前列腺MRI两步分割方法。在构建统一水平集能量函数的基础上,第1步基于前列腺MR的T1(纵向弛豫时间)图像实现其外轮廓分割,第2步在外轮廓约束限定条件下,基于前列腺MR的T2(横向弛豫时间)图像实现前列腺的内部轮廓分割,进而完成前列腺内外轮廓的全面有效分割。设计了前列腺分割的人机交互界面,对10个前列腺病例MR图像(含正常、增生和癌变共30幅)进行了分割实验研究,并采用Dice相似性系数(DSC)对分割结果进行评价分析,DSC值达到90%以上。实验结果表明,所提出的基于边缘DRLSE的前列腺MRI两步分割方法能够有效地实现前列腺内外轮廓的全面分割,非常接近于临床专家手动分割的理想结果,对前列腺疾病的临床诊断和治疗有较好的参考价值。 展开更多

关键词 图像分割 前列腺磁共振图像分割 边缘距离调整水平集演化 活动轮廓模型 水平集

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柔索驱动的玻璃幕墙清洗机器人研制及实验研究 被引量：15

2

作者 张永德 姜金刚 +2 位作者 张舒 罗春玲 陈耀 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期494-501,共8页

玻璃幕墙由于保温防潮性能好、实用美观,在城市建筑物中被广泛采用。但是目前对于玻璃幕墙的清洗,还主要是采用人工吊篮作业,工人劳动强度大、危险性高、效率低。受蜘蛛在空中拉动吐丝实现移动的启发,研制了一种由2根柔索驱动的玻璃幕... 玻璃幕墙由于保温防潮性能好、实用美观,在城市建筑物中被广泛采用。但是目前对于玻璃幕墙的清洗,还主要是采用人工吊篮作业,工人劳动强度大、危险性高、效率低。受蜘蛛在空中拉动吐丝实现移动的启发,研制了一种由2根柔索驱动的玻璃幕墙清洗机器人。介绍了机器人的基本结构组成,设计了采用蜗杆减速器实现自锁保护功能、多槽主从动辊轮增大绳索摩擦力的机器人驱动部分,由储水罐、控制阀、喷头、清洗刷组成的清洗部分,以及由旋翼实现的机器人墙壁吸附部分。进行了机器人的工作空间计算、机器人运动时柔索收放控制分析和旋翼工作时机器人的受力分析。最后基于双柔索驱动的玻璃幕墙清洗机器人模型样机,进行了沿给定轨迹移动的实验和清洗实验。实验证明机器人满足了设计功能,达到了满意的清洗效果,结果验证了该模型样机的有效性和实用性。 展开更多

关键词 清洗机器人 玻璃幕墙 双柔索 运动分析 力分析

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机器人弯制澳丝的回弹机理分析及实验研究 被引量：10

3

作者 姜金刚 王钊 +2 位作者 张永德 刘怡 蒋济雄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期919-926,共8页

错颌畸形是一种常见的口腔疾病,固定矫治技术是目前常见且有效的正畸治疗的方法,其中正畸弓丝的弯制是固定矫治技术的关键部分。由于弓丝的超弹性、成形弓丝的形状复杂性和手工操作的不确定性,难以实现快速、精确的个性化正畸弓丝的弯... 错颌畸形是一种常见的口腔疾病,固定矫治技术是目前常见且有效的正畸治疗的方法,其中正畸弓丝的弯制是固定矫治技术的关键部分。由于弓丝的超弹性、成形弓丝的形状复杂性和手工操作的不确定性,难以实现快速、精确的个性化正畸弓丝的弯制。提出采用机器人实现正畸弓丝弯制,利用机器人的位姿精确控制能力和刚性保持能力克服弓丝的超弹性,实现弓丝弯制。基于弓丝弯制原理的分析,进行了澳丝弯制回弹过程分析。从考虑弯曲过程中中性层内移和弯曲力臂影响的角度出发,以澳丝拉伸试验所得材料本构模型为基础,进行了澳丝弯曲中性层曲率半径和弯曲力矩的计算,进而建立了澳丝的弯曲回弹理论计算模型。基于正畸弓丝回弹测量仪进行了澳丝弯曲回弹实验研究,结果验证了澳丝弯曲回弹理论计算模型的正确性。针对一例患者的口腔参数,基于正畸弓丝弯制机器人实验系统,进行了澳丝弯制实验研究,实验结果满足口腔治疗的要求,结果验证了该机器人样机的有效性和实用性。 展开更多

关键词 机器人弯制 澳丝 回弹机理

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机器人弯制正畸弓丝成形控制点规划及实验研究 被引量：8

4

作者 姜金刚 韩英帅 +3 位作者 张永德 刘怡 温馥嘉 蒋济雄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2297-2303,共7页

错颌畸形是目前危害人类健康的第三大口腔疾病,固定矫治是一种常用且有效的正畸治疗手段,其中矫治弓丝的弯制是重要部分。机器人以其精确的位姿控制和刚性保持能力可以克服弓丝的超弹性实现弓丝弯制。基于幂函数模型建立了分段式的正畸... 错颌畸形是目前危害人类健康的第三大口腔疾病,固定矫治是一种常用且有效的正畸治疗手段,其中矫治弓丝的弯制是重要部分。机器人以其精确的位姿控制和刚性保持能力可以克服弓丝的超弹性实现弓丝弯制。基于幂函数模型建立了分段式的正畸弓丝数学模型,提出采用增量法实现正畸弓丝成形控制点的规划,进行了增量法实现正畸弓丝成形控制点规划策略的研究。通过正畸弓丝成形控制点规划实验,分析不同等分数下初始精度值对控制点数目和面积误差的影响规律,以及控制点数目和面积误差之间的关系。基于正畸弓丝弯制机器人实验系统,针对一例患者的口腔参数,进行了正畸弓丝弯制实验研究,结果验证了正畸弓丝成形控制点规划策略的有效性。 展开更多

关键词 机器人弯制 正畸弓丝 成形控制点规划 增量法

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前列腺高精度穿刺机理及策略研究 被引量：7

5

作者 张永德 张为玺 +1 位作者 梁艺 许勇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1405-1412,共8页

针介入前列腺中,前列腺会产生漂移、变形以及针尖会产生偏转等问题。为了改善机器人操控穿刺针的定位精度,研究了振动、旋转穿刺软组织机理,建立针-前列腺相互作用力模型。利用制备的实验平台分别完成了振动穿刺和旋转穿刺效果评估实验... 针介入前列腺中,前列腺会产生漂移、变形以及针尖会产生偏转等问题。为了改善机器人操控穿刺针的定位精度,研究了振动、旋转穿刺软组织机理,建立针-前列腺相互作用力模型。利用制备的实验平台分别完成了振动穿刺和旋转穿刺效果评估实验;通过对上述实验结果的分析,提出了一种基于振动和旋转的高精度进针策略,并设计了相应的进针策略控制软件;最后,采用高精度进针策略完成了穿刺力评估实验,实验结果验证本文进针策略的有效性。 展开更多

关键词 前列腺 振动穿刺 旋转穿刺 高精度进针策略

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斜尖柔性针穿刺软组织受力建模及测量方法研究 被引量：5

6

作者 张永德 石开铭 +3 位作者 赵燕江 杨吉超 刘佳 黄磊 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期164-172,共9页

斜尖柔性针穿刺软组织的受力分析与建模是研究柔性针弯曲变形的基础,然而柔性针受力十分复杂,目前并无完善、系统的受力模型。针对这一问题,对柔性针的受力进行系统地分析,将受力建模为切割反力、夹紧力、夹紧摩擦力、组织抵抗力、抵抗... 斜尖柔性针穿刺软组织的受力分析与建模是研究柔性针弯曲变形的基础,然而柔性针受力十分复杂,目前并无完善、系统的受力模型。针对这一问题,对柔性针的受力进行系统地分析,将受力建模为切割反力、夹紧力、夹紧摩擦力、组织抵抗力、抵抗摩擦力、支持力及支撑摩擦力等,并给出了各受力之间的联系,建立起统一的受力系统。提出带有入针支撑的斜尖柔性针穿刺方式和受力的测量方法,采用单维力传感器与六维力传感器相结合的方法实现部分受力的解耦测量,并通过实验数据解算未知力,得到了所有建模力的结果。为下一步基于力学的柔性针弯曲建模奠定了理论和实验基础。 展开更多

关键词 斜尖柔性针 软组织穿刺 力学建模 力学测量 微创手术

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基于电磁跟踪与超声图像的介入机器人穿刺导航方法及实验研究 被引量：11

7

作者 毕津滔 张永德 孙波涛 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期253-263,共11页

在超声引导的微创介入手术应用中,仅凭超声图像难以实现对手术针实时、准确的跟踪。利用电磁定位系统结合超声图像实现微创介入机器人的穿刺导航任务。超声图像用于确定局部病变的位置,电磁定位系统用于对手术针进行实时定位和跟踪。为... 在超声引导的微创介入手术应用中,仅凭超声图像难以实现对手术针实时、准确的跟踪。利用电磁定位系统结合超声图像实现微创介入机器人的穿刺导航任务。超声图像用于确定局部病变的位置,电磁定位系统用于对手术针进行实时定位和跟踪。为使二者有机结合,提出了一种基于伯恩斯坦多项式的误差补偿方法,对跟踪误差进行补偿;采用N线模型法对超声图像进行标定,并以此为基础完成手术针与图像空间的配准,进而提出了虚拟进针路径的概念,实现了电磁定位数据与图像数据的融合。为验证所提方法的有效性和可行性,对超声系统与电磁定位系统的结合性进行了实验研究;搭建了前列腺微创介入机器人平台,进行了多种角度下的靶向穿刺定位实验。实验结果表明:在使用尼龙作为机器人本体材料、钛合金材质手术针的前提下,所提方法对假体穿刺的平均精密度为1. 14 mm,平均准确度为1. 62 mm,能够满足前列腺介入手术的临床精度要求。 展开更多

关键词 电磁定位 超声图像 穿刺导航 前列腺介入机器人

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基于有限元的套管柔性针穿刺软组织弯曲建模研究 被引量：7

8

作者 赵燕江 房玉康 +1 位作者 张永德 张瑞康 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期202-211,共10页

套管柔性针作为柔性针的一个重要分支,与其他传统的柔性针相比,在针体路径矫正、穿刺灵活性以及斜尖转角控制精度等方面具有巨大的优势。为深入研究套管柔性针穿刺机理,建立基于有限元的穿刺弯曲模型。分析软组织的生物力学特性,建立了... 套管柔性针作为柔性针的一个重要分支,与其他传统的柔性针相比,在针体路径矫正、穿刺灵活性以及斜尖转角控制精度等方面具有巨大的优势。为深入研究套管柔性针穿刺机理,建立基于有限元的穿刺弯曲模型。分析软组织的生物力学特性,建立了精确的软组织模型;对套管柔性针穿刺软组织进行受力分析,建立力学模型;在力学模型的基础上,建立套管柔性针穿刺软组织的弯曲模型,进行仿真研究。最后通过实验得到穿刺力-时间曲线和针弯曲变形曲线,并与仿真曲线进行比较。结果表明,仿真结果符合实验穿刺力的变化趋势,系统弯曲误差在2 mm以内,满足医学上的要求,验证了套管柔性针穿刺软组织的力学模型以及弯曲模型的正确性和合理性,为路径规划及控制奠定理论基础。 展开更多

关键词 套管柔性针 软组织建模 力学建模 弯曲模型 有限元分析

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应用于核磁环境的双腱鞘传动分析与研究 被引量：2

9

作者 贾小红 张永德 +2 位作者 杜海艳 姜金刚 YanYu 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期242-253,共12页

乳腺活检机器人在核磁环境下因为材料及驱动的兼容性一直难以同时获得高质量的扫描图像和精准的活检针介入。因此提出一种能够满足核磁兼容并应用于机器人上具有双折线螺纹的可以实现远距离、大行程的双腱鞘柔性传动系统。首先,针对具... 乳腺活检机器人在核磁环境下因为材料及驱动的兼容性一直难以同时获得高质量的扫描图像和精准的活检针介入。因此提出一种能够满足核磁兼容并应用于机器人上具有双折线螺纹的可以实现远距离、大行程的双腱鞘柔性传动系统。首先,针对具有双折线螺纹的双腱鞘远程传动系统,对其单关节进行了摩擦力分析。通过对单关节双腱鞘传动的非线性耦合特性进行分析,建立了双腱鞘双向耦合传动模型。并搭建了单关节双向耦合传动实验平台,且对其进行了分析及补偿实验。其次,搭建了双腱鞘传动的多关节乳腺活检机器人实验平台,并对双腱鞘传动的多关节乳腺活检机器人进行了双向耦合运动误差分析以及补偿实验。补偿后针尖进入组织的X、Y、Z 3个方向平均误差分别为1.39、1.89和1.60 mm。实验结果表明,双腱鞘传动的多关节乳腺活检机器人可以满足核磁环境下乳腺活检的精度需求。 展开更多

关键词 双腱鞘传动 耦合传动特性 核磁兼容 乳腺活检机器人

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弓丝弯制机器人的运动分析与仿真研究 被引量：3

10

作者 张永德 蒋济雄 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期727-734,共8页

为了满足弓丝弯制机器人高位姿精度和实时响应的要求，提出从几何理论的角度对弓丝弯制机器人的运动进行分析。通过建立几何空间下的弓丝弯制机器人坐标系，基于李群李代数研究了机器人前3个关节构成的位置方程和后3个关节构成的姿态方... 为了满足弓丝弯制机器人高位姿精度和实时响应的要求，提出从几何理论的角度对弓丝弯制机器人的运动进行分析。通过建立几何空间下的弓丝弯制机器人坐标系，基于李群李代数研究了机器人前3个关节构成的位置方程和后3个关节构成的姿态方程；建立了弓丝弯制机器人的动力学方程，计算出了机器人沿规划出的路径运动所需的力矩。以口腔正畸治疗中用到的矫正弓丝形状为目标，采用基于MATLAB函数的仿真分析方法对机器人的位置关节进行了运动学和动力学仿真。仿真结果显示，模型能够较好地跟踪规划出的末端运动轨迹，并且高效地计算出各关节的运动角度与控制力矩，为进一步开发弓丝弯制机器人运动控制器提供了依据。 展开更多

关键词 几何理论 弓丝弯制机器人 李群李代数 运动建模 仿真分析

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悬臂式前列腺粒子植入机器人重力矩平衡分析及实验研究

11

作者 姜金刚 李斌 +3 位作者 张永德 杜海艳 王晓飞 许勇 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期109-116,共8页

前列腺癌是男性泌尿系统最常见的恶性肿瘤,经会阴前列腺癌放射性粒子植入对于器官局限的早期低危前列腺癌是安全有效的治疗手段。传统的粒子植入手术是由医生手动完成的,由于手工操作的不确定性很难保证粒子植入的定位精度。提出采用机... 前列腺癌是男性泌尿系统最常见的恶性肿瘤,经会阴前列腺癌放射性粒子植入对于器官局限的早期低危前列腺癌是安全有效的治疗手段。传统的粒子植入手术是由医生手动完成的,由于手工操作的不确定性很难保证粒子植入的定位精度。提出采用机器人实现粒子植入手术,利用机器人的位姿精确控制能力解决手工操作不确定性导致的定位精度低的问题。进行了悬臂式粒子植入机器人的设计,由于悬臂结构产生的重力矩在工作时对机器人的运动稳定性产生影响,在对力平衡机构分析的基础上,在大小臂的回转关节处设计了十字交叉双弹簧平衡机构来平衡悬臂产生的重力矩,建立了悬臂式前列腺粒子植入机器人重力矩平衡的数学模型。利用Solidworks/Motion模块对引入十字交叉双弹簧平衡机构的悬臂式前列腺粒子植入机器人进行了运动仿真。基于悬臂式前列腺粒子植入机器人实验系统,分别进行了末端水平负载1 kg、竖直负载1 kg和水平竖直复合负载各1 kg情况下的平衡实验,实验和仿真结果表明悬臂式前列腺粒子植入机器人达到了设计时的预期目标,实现了重力矩的平衡。 展开更多

关键词 前列腺粒子植入机器人 悬臂式 重力矩 平衡分析 十字交叉双弹簧机构

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基于惯性导航与电磁导航融合的靶器官运动跟踪方法研究 被引量：4

12

作者 王开瑞 张永德 刘云辉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期177-187,共11页

靶器官的术中运动是目前制约临床手术中尤其是放射性治疗手术诊疗效果的关键难点问题。其非预期姿态变化会导致术中目标靶区的偏离,从而影响治疗效果甚至引发严重并发症等。因此有必要对术中靶器官的运动进行实时精准的位姿跟踪,以提高... 靶器官的术中运动是目前制约临床手术中尤其是放射性治疗手术诊疗效果的关键难点问题。其非预期姿态变化会导致术中目标靶区的偏离,从而影响治疗效果甚至引发严重并发症等。因此有必要对术中靶器官的运动进行实时精准的位姿跟踪,以提高手术治疗效果与安全性。提出一种基于惯性导航与电磁导航融合的术中靶器官运动融合跟踪方法,可利用人体自然腔道在无创或微创条件下对靶器官运动进行直接测量。基于所提出的融合跟踪系统干扰状态判别方法,利用扩展卡尔曼滤波器对惯性测量单元与电磁定位信息融合,实现在不同干扰情况下的靶器官运动融合跟踪,有效提高术中器官跟踪的实时性与鲁棒性。同时基于0.002 rad/s陀螺仪,5 mg加速度计及6自由度电磁定位系统,研制了导管式靶器官融合跟踪器,并在模拟术中电磁干扰环境下进行了动态与静态验证实验。通过实验得到在受到严重电磁扰动情况下其位移与姿态的最大跟踪误差分别为2.51 mm和0.127 rad。在非电磁干扰条件下,其位移与姿态最大跟踪误差分别为0.93 mm和0.011 rad。结果证明基于惯性导航与电磁导航融合的靶器官术中跟踪方法可行,且能够在临床许可误差范围内实现对术中靶器官的运动位姿进行跟踪测量。 展开更多

关键词 惯性导航 电磁导航 靶器官跟踪 术中导航 融合算法

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基于虚拟安全操作平面的机器人粒子植入规划方法与实验研究 被引量：1

13

作者 梁艺 雷传杰 +3 位作者 许德章 汪步云 张永德 许勇 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2018年第8期719-727,共9页

采用机器人辅助医生完成粒子植入手术,其机器人末端定位精度、安全操作性能以及自动化程度,对临床应用有非常重要的意义。本文在搭建了粒子植入机器人实验系统的基础上,研究了机器人位置闭环控制算法,并提出了一种基于虚拟安全操作平面... 采用机器人辅助医生完成粒子植入手术,其机器人末端定位精度、安全操作性能以及自动化程度,对临床应用有非常重要的意义。本文在搭建了粒子植入机器人实验系统的基础上,研究了机器人位置闭环控制算法,并提出了一种基于虚拟安全操作平面的粒子植入规划方法,该方法避免机器人操作事故和减小手术时间、能耗。结合虚拟安全操作平面策略、Hopfield神经网络最短路径搜索以及6步循环粒子植入运行程序这3个过程,设计了安全可靠、人机协助的智能化前列腺粒子植入机器人控制系统上位机控制软件。完成了粒子植入精度评估实验,粒子在x向放置精度相对较高,在y向和z向位置误差分别为0. 25mm和0. 34mm,粒子整体的放置精度误差为0. 84mm,粒子植入操作时间(和医生对比)减小了60%左右。 展开更多

关键词 位置闭环 虚拟安全操作平面 粒子植入 机器人

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斜尖针穿刺软组织建模及针尖轨迹预测 被引量：14

14

作者 杜海艳 张永德 +2 位作者 赵燕江 姜金刚 贾小红 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1744-1751,共8页

在经皮穿刺过程中,当带斜尖的针穿刺软组织时,针与其周围组织相互作用,导致针体产生弯曲变形,针尖偏离预定方向,进而直接影响穿刺手术的定位精度。将针穿刺软组织的过程视为准静态过程,并进行离散化,建立针-组织相互作用模型。在该模型... 在经皮穿刺过程中,当带斜尖的针穿刺软组织时,针与其周围组织相互作用,导致针体产生弯曲变形,针尖偏离预定方向,进而直接影响穿刺手术的定位精度。将针穿刺软组织的过程视为准静态过程,并进行离散化,建立针-组织相互作用模型。在该模型中,考虑到软组织的非线性与各向异性,将针视为由一系列非线性弹簧支撑的悬臂梁,且各点的弹簧刚度彼此不同。建立针-组织相互作用中的摩擦力及切割力模型,借助于穿刺实验,将穿刺力分解为摩擦力和切割力,进而获得力模型中的各个参数。基于虚拟非线性弹簧模型和穿刺力模型,根据最小势能原理,采用瑞利-里兹法预测针的偏转,进而获得进针过程中针尖的轨迹。仿真及实验结果表明,该模型能够精确地预测针尖位置,为穿刺路径规划提供理论依据。 展开更多

关键词 针穿刺 针-组织相互作用 针偏转 悬臂梁 非线性弹簧

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基于改进RRT算法的套管柔性针运动规划 被引量：9

15

作者 赵燕江 黄磊 +2 位作者 杜海艳 张永德 胡海龙 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期620-628,共9页

运动规划是运动控制的基础,然而套管柔性针穿刺软组织的运动规划问题面临着巨大的挑战:一方面由于套管柔性针的运动是个非完整约束运动,另一方面要求套管柔性针绕过人体的某些生理结构障碍和敏感组织准确穿刺靶点。基于分析现有运动规... 运动规划是运动控制的基础,然而套管柔性针穿刺软组织的运动规划问题面临着巨大的挑战:一方面由于套管柔性针的运动是个非完整约束运动,另一方面要求套管柔性针绕过人体的某些生理结构障碍和敏感组织准确穿刺靶点。基于分析现有运动规划算法存在的不足,提出基于改进的快速探索随机树(RRT)的套管柔性针运动规划算法。提出贪婪启发策略并结合可达引导策略来改进传统RRT算法;引入直线段路径,采用直线、曲线结合的路径形式;同时考虑入射姿态的规划。基于套管柔性针的运动学模型,分别在二维和三维有障碍环境下进行仿真研究。结果表明,所提出的运动规划算法不论是在运算速度和收敛性上还是在路径形式和搜索的鲁棒性上都优于目前普遍采用的运动规划算法。这些优势为将来的实时运动规划奠定基础。最后对规划的路径进行了穿刺实验,结果证明实验路径与规划路径十分吻合,验证了所提出的路径规划算法的正确性和规划路径的可行性。 展开更多

关键词 套管柔性针 运动规划 快速探索随机树 机器人辅助手术

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前列腺癌粒子植入机器人运动学建模和仿真 被引量：7

16

作者 张永德 梁艺 +1 位作者 毕津滔 许勇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期662-668,共7页

基于测量的人体前列腺会阴部操作空间和手术过程量化分析,研究了一种3-PCR并联式前列腺癌粒子植入机器人。对于这种对称少自由度并联机构作为位置调整机构,其运动学特性需要深入研究。采用封闭矢量法和Beout消元法建立3-PCR并联机构运... 基于测量的人体前列腺会阴部操作空间和手术过程量化分析,研究了一种3-PCR并联式前列腺癌粒子植入机器人。对于这种对称少自由度并联机构作为位置调整机构,其运动学特性需要深入研究。采用封闭矢量法和Beout消元法建立3-PCR并联机构运动学正、逆运动学方程,通过数值计算验证了正、反解模型的正确性。利用MATLAB进行p点为空间旋量曲线时的运动学仿真,仿真结果表明机构具有较好的运动稳定性,便于实时控制。通过极限边界搜索法求解了该机构姿态为α=β=γ=0°下的工作空间,x=0时的YOZ工作空间截面为15 674 mm2能满足临床手术的要求。 展开更多

关键词 前列腺癌 粒子植入机器人 并联机构 运动学建模 工作空间

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三明治双桥微结构催化燃烧式气体传感器的设计与实现 被引量：15

17

作者 谷俊涛 张永德 +1 位作者 姜金刚 李抒桐 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期350-359,共10页

针对传统的催化燃烧式气体传感器因手工制作,造成配对难、一致性差、功耗高、不能互换等问题,基于硅MEMS技术设计并制造了一种集成双桥催化燃烧式酒精气体传感器。通过ANSYS有限元分析方法对传感器的温度场进行分析,采用硅氧化-PECVD-... 针对传统的催化燃烧式气体传感器因手工制作,造成配对难、一致性差、功耗高、不能互换等问题,基于硅MEMS技术设计并制造了一种集成双桥催化燃烧式酒精气体传感器。通过ANSYS有限元分析方法对传感器的温度场进行分析,采用硅氧化-PECVD-氧化工艺制作三明治结构的SiO2-Si3N2-SiO2微双桥结构载体,湿法腐蚀掉硅形成梁膜结构,减少热功耗。采用薄膜工艺制作铂膜敏感电阻,涂敷纳米Al2O3-ZrO-ThO形成载体,在敏感单元上浸渍pt-pd催化剂溶液,形成催化敏感桥臂,未涂覆催化剂载体构成参比单元,实现在微双桥上的芯片集成,制成传感器。电镜观察了Pt薄膜电阻的线条,能谱分析了载体敏感材料和补偿材料成分。测试结果表明:传感器可实现体积分数0~4 500×10-6酒精检测,具有良好的线性输出特性,温度为-20^+40℃和湿度范围为30%RH^85%RH的传感器的最大零点输出小于±2.0%FS,功耗≤0.2 W,响应恢复时间均在30 s以内。 展开更多

关键词 三明治结构 微双桥结构 催化燃烧 气体传感器

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核磁共振兼容手术机器人的驱动方式分析 被引量：6

18

作者 张永德 耿利威 +1 位作者 杜海艳 贾裕祥 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第3期44-49,共6页

核磁共振兼容手术机器人的驱动问题是研究图像导航手术机器人的一个重要内容。首先分析了核磁共振兼容手术机器人存在的问题,介绍了国内外研究者关于核磁共振兼容手术机器人驱动方式的使用情况,探讨了各种驱动方式的特点,得出了各项驱... 核磁共振兼容手术机器人的驱动问题是研究图像导航手术机器人的一个重要内容。首先分析了核磁共振兼容手术机器人存在的问题,介绍了国内外研究者关于核磁共振兼容手术机器人驱动方式的使用情况,探讨了各种驱动方式的特点,得出了各项驱动方式在核磁共振环境下的使用性能,并对其发展方向作出了展望。 展开更多

关键词 核磁共振 手术机器人 驱动方式

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基于TRIZ理论的抽油烟机叶片清理机的设计 被引量：24

19

作者 赵燕江 张永德 邹赫莉 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第2期70-73,共4页

针对抽油烟机及复杂叶片难以清理的现状,基于优化设计和TRIZ理论设计了一种抽油烟机叶片清理机。采用模块化设计,主要包括传动模块和清理模块,对于每个模块都进行了创新设计,制作了模型。对清理机的运动状态进行了分析,结果证明刷头的... 针对抽油烟机及复杂叶片难以清理的现状,基于优化设计和TRIZ理论设计了一种抽油烟机叶片清理机。采用模块化设计,主要包括传动模块和清理模块,对于每个模块都进行了创新设计,制作了模型。对清理机的运动状态进行了分析,结果证明刷头的运动轨迹与叶片吻合性好,清理更有效。并在此基础上,根据TRIZ理论,对清理机模型提出了一些改进方案。 展开更多

关键词 创新设计 TRIZ理论 抽油烟机 叶片清理

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三维点云法向量的模糊估值算法 被引量：2

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作者 刘艳菊 张永德 杨波 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期68-72,79,共6页

由于获取点云数据时的误差可能造成法向量不准确,在三维重建之前有必要重新对法向量进行估值.文中在分析已有估值算法的基础上,提出了适合于任意形状物体的模糊法向量估值算法.该算法将点云数据的k邻近距离和曲率输入模糊推理系统,根据... 由于获取点云数据时的误差可能造成法向量不准确,在三维重建之前有必要重新对法向量进行估值.文中在分析已有估值算法的基础上,提出了适合于任意形状物体的模糊法向量估值算法.该算法将点云数据的k邻近距离和曲率输入模糊推理系统,根据模糊推理规则将点云数据分类,将模型中具有薄片特征和尖锐特征的区域区分出来,分别用检测器和附加点的算法对这些特殊区域进行专门的法向量估值.采用同时具有几种特征的牙齿模型对所提出的模糊估值算法进行验证,结果表明,此算法估算准确,简单可行. 展开更多

关键词 三维点云 模糊推理 法向量估值 尖锐特征 薄片特征

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