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基于生物力学信息数字化机器人辅助手术系统
1
作者
王沫楠
安贤俊
《医用生物力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第6期648-653,共6页
目的建立一套数字化机器人辅助手术系统再现真实手术过程,并通过仿真系统与外部力反馈设备的结合实现对虚拟环境中机器人的控制和力觉反馈。方法系统的设计包括:基于生物力学理论的人体组织建模、基于有限元方法人体组织生物力学模型的...
目的建立一套数字化机器人辅助手术系统再现真实手术过程,并通过仿真系统与外部力反馈设备的结合实现对虚拟环境中机器人的控制和力觉反馈。方法系统的设计包括:基于生物力学理论的人体组织建模、基于有限元方法人体组织生物力学模型的计算、外部力反馈设备的设计、控制算法设计等。通过多层次模型、系统集成等方法,实现基于生物力学信息并具有交互特性的虚拟机器人辅助骨折牵引复位手术平台。结果当主手控制系统和虚拟环境生成机通过局域网连接成功后,该系统完成了闭环信息传递过程。结论该系统可以实现对虚拟环境中手术机器人的主从控制、视觉反馈和力觉反馈。该项研究为数字化模拟外科手术相关技术的发展起到推进作用,模拟手术在提高手术成功率、新医生的培训方面具有很强的优势。
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关键词
力反馈
机器人辅助手术
虚拟手术系统
生物力学
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职称材料
基于软组织形变力学信息虚拟手术力反馈过程仿真
被引量：
3
2
作者
王沫楠
王成友
+1 位作者
刘雨铭
李召
《系统仿真学报》
CAS
CSCD
北大核心
2015年第4期900-906,共7页
为了更好的实现对真实手术的力触觉模拟,利用质点弹簧模型建立了人体软组织的力学模型;应用四阶龙格库塔法解决了力学模型的计算问题;基于模块化设计思想完成了力反馈设备的设计;将力反馈设备通过ADAMS平台建模与力学算法程序相连接,实...
为了更好的实现对真实手术的力触觉模拟,利用质点弹簧模型建立了人体软组织的力学模型;应用四阶龙格库塔法解决了力学模型的计算问题;基于模块化设计思想完成了力反馈设备的设计;将力反馈设备通过ADAMS平台建模与力学算法程序相连接,实现了力学信息的传送过程和力反馈设备终端获取力学信息的模拟,该仿真对整个力反馈过程的进行实现了验证。仿真结果表明:力反馈设备可以实时获取力学信息。该项研究将虚拟现实与虚拟样机技术相结合,基于力反馈器虚拟设计实现力反馈过程的仿真模拟,为虚拟手术系统前期设计提供参考和设计依据。
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关键词
软组织建模
质点弹簧模型
力反馈器
虚拟手术
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职称材料
髋关节表面接触应力数学模型的建立及验证
被引量：
4
3
作者
王沫楠
安贤俊
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第6期2081-2089,共9页
基于体外实验的不可行性和有限元方法实现的复杂性,提出利用数学模型揭示髋关节表面接触应力与几何参数之间的关系进而模拟三维静态髋关节表面生物力学特性,并以此来研究人体髋关节表面的承载区域、应力分布以及接触应力峰值等属性。同...
基于体外实验的不可行性和有限元方法实现的复杂性,提出利用数学模型揭示髋关节表面接触应力与几何参数之间的关系进而模拟三维静态髋关节表面生物力学特性,并以此来研究人体髋关节表面的承载区域、应力分布以及接触应力峰值等属性。同时,利用有限元方法建立单足静立髋关节模型并进行模型分析,通过仿真结果与数学模型计算结果的对比,从髋关节表面接触应力分布和接触应力峰值2个方面对所建立的数学模型进行评价,验证数学模型的精确性和普适性。最后,利用髋关节表面接触应力数学模型对影响人体髋关节应力分布关键因素的量化分析,给出导致股骨头产生病变的病理因素。研究结果表明:在人体正常活动范围内,仿真结果与数学模型计算结果趋势与数值吻合度满足要求。
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关键词
髋关节
接触应力
数学模型
模型验证
有限元法
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职称材料
题名
基于生物力学信息数字化机器人辅助手术系统
1
作者
王沫楠
安贤俊
机构
哈尔滨理工大学机器人研究所
出处
《医用生物力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第6期648-653,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(61073144)
黑龙江省高校长江学者后备计划(2013CJHB007)
机器人技术与系统国家重点实验室开放基金项目
文摘
目的建立一套数字化机器人辅助手术系统再现真实手术过程,并通过仿真系统与外部力反馈设备的结合实现对虚拟环境中机器人的控制和力觉反馈。方法系统的设计包括:基于生物力学理论的人体组织建模、基于有限元方法人体组织生物力学模型的计算、外部力反馈设备的设计、控制算法设计等。通过多层次模型、系统集成等方法,实现基于生物力学信息并具有交互特性的虚拟机器人辅助骨折牵引复位手术平台。结果当主手控制系统和虚拟环境生成机通过局域网连接成功后,该系统完成了闭环信息传递过程。结论该系统可以实现对虚拟环境中手术机器人的主从控制、视觉反馈和力觉反馈。该项研究为数字化模拟外科手术相关技术的发展起到推进作用,模拟手术在提高手术成功率、新医生的培训方面具有很强的优势。
关键词
力反馈
机器人辅助手术
虚拟手术系统
生物力学
Keywords
Force feedback
Robot-aided surgery
Virtual surgery system
Biomechanics
分类号
R318.01 [医药卫生—生物医学工程]
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职称材料
题名
基于软组织形变力学信息虚拟手术力反馈过程仿真
被引量：
3
2
作者
王沫楠
王成友
刘雨铭
李召
机构
哈尔滨理工大学机器人研究所
出处
《系统仿真学报》
CAS
CSCD
北大核心
2015年第4期900-906,共7页
基金
黑龙江省高校新世纪优秀人才培养计划(1251-NCET-006)
文摘
为了更好的实现对真实手术的力触觉模拟,利用质点弹簧模型建立了人体软组织的力学模型;应用四阶龙格库塔法解决了力学模型的计算问题;基于模块化设计思想完成了力反馈设备的设计;将力反馈设备通过ADAMS平台建模与力学算法程序相连接,实现了力学信息的传送过程和力反馈设备终端获取力学信息的模拟,该仿真对整个力反馈过程的进行实现了验证。仿真结果表明:力反馈设备可以实时获取力学信息。该项研究将虚拟现实与虚拟样机技术相结合,基于力反馈器虚拟设计实现力反馈过程的仿真模拟,为虚拟手术系统前期设计提供参考和设计依据。
关键词
软组织建模
质点弹簧模型
力反馈器
虚拟手术
Keywords
soft tissue modeling
mass-spring model
haptic device
virtual surgery
分类号
TP391.9 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
髋关节表面接触应力数学模型的建立及验证
被引量：
4
3
作者
王沫楠
安贤俊
机构
哈尔滨理工大学机器人研究所
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第6期2081-2089,共9页
基金
教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-13-0756)
国家自然科学基金(61272387)
黑龙江省杰出青年基金(JC201302)~~
文摘
基于体外实验的不可行性和有限元方法实现的复杂性,提出利用数学模型揭示髋关节表面接触应力与几何参数之间的关系进而模拟三维静态髋关节表面生物力学特性,并以此来研究人体髋关节表面的承载区域、应力分布以及接触应力峰值等属性。同时,利用有限元方法建立单足静立髋关节模型并进行模型分析,通过仿真结果与数学模型计算结果的对比,从髋关节表面接触应力分布和接触应力峰值2个方面对所建立的数学模型进行评价,验证数学模型的精确性和普适性。最后,利用髋关节表面接触应力数学模型对影响人体髋关节应力分布关键因素的量化分析,给出导致股骨头产生病变的病理因素。研究结果表明:在人体正常活动范围内,仿真结果与数学模型计算结果趋势与数值吻合度满足要求。
关键词
髋关节
接触应力
数学模型
模型验证
有限元法
Keywords
hip joint
contact stress
mathematics modeling
model verification
finite element method
分类号
TB12 [理学—工程力学]
R318.01 [医药卫生—生物医学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于生物力学信息数字化机器人辅助手术系统
王沫楠
安贤俊
《医用生物力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于软组织形变力学信息虚拟手术力反馈过程仿真
王沫楠
王成友
刘雨铭
李召
《系统仿真学报》
CAS
CSCD
北大核心
2015
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
髋关节表面接触应力数学模型的建立及验证
王沫楠
安贤俊
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
4
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