医学机器人开题报告

合集下载

手臂康复训练机器人控制及实验研究的开题报告

手臂康复训练机器人控制及实验研究的开题报告

手臂康复训练机器人控制及实验研究的开题报告一、研究背景和目的随着人类社会的不断发展,机器人技术被广泛应用于各个领域,尤其是医疗康复领域。

手臂康复机器人是一种能够协助患者进行康复训练的机器人,其可以通过对患者手臂进行力量控制、位置控制等,达到促进肌肉恢复、增加幅度和减轻疼痛的效果。

目前,手臂康复机器人已经成为了康复训练的一种先进的手段。

然而,手臂康复机器人的控制技术仍然需要不断地改进和完善。

传统的手段包括PID调节、模糊控制和神经网络控制等,但是这些控制技术仍然存在精度不够、容易失效等问题。

因此,本研究旨在探索一种新的手臂康复机器人控制方法,以提高机器人的控制精度和稳定性。

二、研究内容和技术路线(一)研究内容本研究主要内容包括:手臂康复机器人的硬件设计、机器人控制系统的建立、实验平台的搭建和控制算法的设计。

研究重点是在机器人的控制算法设计和实验研究上。

(二)技术路线1.硬件设计:根据手臂康复机器人的应用场景和功能需求,设计机器人的硬件结构和相关控制器。

2.机器人控制系统的建立:采用传感器和执行器等组件,建立手臂康复机器人的控制系统,并调试系统参数,确保控制系统的稳定性和精度。

3.实验平台的搭建:搭建完整的手臂康复训练实验平台,包括机器人、人机交互界面和实验数据采集与分析系统等。

4.控制算法的设计:采用基于深度学习的控制算法,探究在手臂康复训练中的有效性和可行性。

5.实验研究:通过实验研究,验证所提出的控制算法在提高机器人控制精度和稳定性方面的效果。

三、研究意义和预期结果本研究可以为手臂康复机器人的精准控制和康复训练提供新思路。

如果控制算法可以成功实现,在康复训练过程中,手臂康复机器人可以更好地帮助患者进行康复训练,提高患者的生活质量。

同时,该研究也对整个机器人控制领域具有重要意义,可以进一步推动机器人控制技术的发展。

预期的结果是开发出一套完整的手臂康复机器人控制系统,并进行实验验证,从而找到一种更加高效、稳定的机器人控制方法。

LLR-1型中医按摩理疗机器人的结构分析与优化的开题报告

LLR-1型中医按摩理疗机器人的结构分析与优化的开题报告

LLR-1型中医按摩理疗机器人的结构分析与优化的开题报告一、研究背景和意义中医按摩是一种独特的中医养生保健方法,通过手法和按摩手段,调节人体脏器功能和气血运行,促进机体的自我修复和免疫功能提高。

而随着现代科技的不断发展,机器人技术在医疗领域的应用越来越广泛。

因此,研究开发一种中医按摩理疗机器人,将现代科技与传统医学相结合,既能够满足现代人的养生保健需求,又能够将中医按摩的优良传统文化得以传承和发扬,具有重要的现实意义和社会价值。

二、研究内容和目标本项目的研究内容主要包括以下两个方面:1.结构分析通过对已有的中医按摩理疗机器人进行结构和功能分析,寻找其存在的问题和不足之处,如机器人助手的灵活性、触感反馈功能等方面的不足,进而提出针对性的改进方案。

2.优化设计针对现有中医按摩理疗机器人的不足,本项目将通过改进结构、增强功能等方式,进行机器人的优化设计,提高其在中医按摩环节的应用效果,使之更符合人体工程学原理和操作习惯,并满足高效、智能的医疗需要。

三、研究方法和技术路线1. 采用文献资料法,通过调研已有中医按摩理疗机器人的相关文献和资料,从而深入了解目前该领域的研究和发展现状,进行对比和分析,总结机器人的优缺点和发展方向。

2. 采用实验研究法,通过设计实验方案、搭建实验平台、获取数据等方式对现有中医按摩理疗机器人进行测试和分析,以确定其存在不足之处,提出改进方案。

3. 采用机械设计原理和电子电路原理等相关知识,进行机器人优化设计,包括改进机器人的结构、增强功能等方面的改进,满足机器人在中医按摩理疗环节的应用需求。

四、研究预期成果1. 对目前已有中医按摩理疗机器人的结构和功能进行分析和总结,提出改进方案,为该领域的研究和发展提供参考和借鉴。

2. 设计出一款具有更好的灵活性、触感反馈功能等的中医按摩理疗机器人,并进行实验验证,使其更符合人体工程学原理和操作习惯,具有更好的应用效果。

3. 推动中医按摩在机器人技术中的应用和发展,为提高我国中医按摩行业的服务质量和水平做出贡献。

胃肠道微型仿生机器人诊查系统及运动相容性研究的开题报告

胃肠道微型仿生机器人诊查系统及运动相容性研究的开题报告

胃肠道微型仿生机器人诊查系统及运动相容性研究的开题报告一、研究背景及意义:胃肠道疾病是当今全世界广泛存在的一类常见消化系统疾病。

目前,胃肠道疾病的检测和治疗仍然是一个挑战,传统的方法包括经内镜等检查方式常常会对患者造成身体不适、恶心等不适症状,而且还有可能发生并发症。

因此,研究发展一种微型仿生机器人诊查系统,对加强胃肠道疾病诊断和治疗具有重要的意义和价值。

本研究项目旨在研究微型仿生机器人在胃肠道内的运动相容性,针对传统检查方法的缺陷,使患者能够有一种更加安全、准确的诊查方式,加速胃肠道疾病的诊断和治疗。

二、研究目标:根据胃肠道内环境的特点,设计并研制一种能够自主移动、检测、采集数据的微型仿生机器人,以取代传统内镜检查手段,提供更加安全、准确的胃肠道疾病诊查方案。

三、研究内容:(1)对胃肠道内部环境进行深入研究,分析不同部位环境的特点和异同。

(2)设计并研制一种具有自主移动功能的微型仿生机器人,并优化其外形和结构,使其能够顺利进入胃肠道内部。

(3)研究微型仿生机器人的运动相容性,通过辅助运动的手段来控制微型仿生机器人的进退方向。

(4)研究微型仿生机器人的检测和采集数据功能,开发与之相应的软件,使其能够对胃肠道内部情况进行精确记录。

(5)研究微型仿生机器人的实用性和安全性,对其进行相应的实验和测试,验证其实用性和安全性。

四、研究方法:(1)对胃肠道环境进行深入调研,对胃肠道内部情况进行了解和分析,为后续的微型仿生机器人的设计提供参考。

(2)设计并研制一种具有自主移动功能的微型仿生机器人,优化其外形和结构,满足胃肠道内部环境的需要。

(3)通过电动力学定位技术,解决微型仿生机器人行走方向的问题,实现微型仿生机器人在胃肠道内部的自主移动。

(4)设计并研发微型仿生机器人的检测和采集数据功能,开发与之相应的软件系统,实现对胃肠道内部情况的精确记录。

(5)在实验室内对微型仿生机器人进行相关的安全性和实用性测试,验证研究结果的可靠性和实用性。

医院病房巡视机器人定位与避障技术研究的开题报告

医院病房巡视机器人定位与避障技术研究的开题报告

医院病房巡视机器人定位与避障技术研究的开题报告一、选题背景和意义随着医疗机器人技术的不断发展,机器人在医院病房中的应用也越来越受到重视。

目前,病房巡视机器人已经开始逐渐进入医院应用领域。

这种机器人可以代替护士巡视病房,减轻护士的工作压力,提高医疗质量和效率。

但是,由于病房环境复杂,机器人在巡视过程中容易遭遇各种障碍,如床位、患者、家属等。

因此,如何实现病房巡视机器人的准确定位和避障成为了关键问题。

本课题旨在研究医院病房巡视机器人的定位和避障技术,解决机器人在病房巡视过程中出现的定位不准确和遭遇障碍的问题。

该课题的研究成果具有重要的理论意义和实践价值,对推动医疗机器人技术的发展,提高医疗服务质量和效率具有重要意义。

二、研究目标和内容本课题旨在研究医院病房巡视机器人的定位和避障技术,具体研究目标和内容如下:1. 研究医院病房巡视机器人的准确定位技术。

通过安装激光雷达、超声波传感器、摄像头等传感器,建立机器人定位模型,实现机器人在病房内准确定位。

2. 研究医院病房巡视机器人的避障技术。

通过研究机器人避障算法及实现方法,实现机器人在病房内避开床位、患者、家属等障碍物。

3. 实现医院病房巡视机器人的原型系统。

将研究成果转化为实际应用,设计和制作医院病房巡视机器人的原型系统,进行系统实验和测试。

三、研究方法和技术路线本课题采用实验研究和理论研究相结合的方法,分为以下几个阶段:1. 建立机器人定位模型。

通过安装激光雷达、超声波传感器、摄像头等传感器,采集机器人所在病房内的环境数据,建立机器人的定位模型。

2. 研究机器人避障算法。

通过分析机器人在病房内遇到的各种障碍,研究机器人避障算法及实现方法。

3. 设计病房巡视机器人控制系统。

根据定位模型和避障算法,设计机器人控制系统,并实现演示程序。

4. 制作病房巡视机器人原型系统。

根据系统设计和演示程序,设计和制作医院病房巡视机器人的原型系统。

5. 系统测试和验证。

对原型系统进行系统测试和验证,进一步完善系统功能和性能,同时对研究成果进行总结和归纳。

下肢外骨骼机器人的设计与研究的开题报告

下肢外骨骼机器人的设计与研究的开题报告

下肢外骨骼机器人的设计与研究的开题报告一、研究背景与意义随着人口老龄化的加速,全球各国都面临着人口老龄化和失能化的挑战。

特别是因瘫痪、疾病和伤残等造成的下肢丧失功能问题,对患者的生活和社会参与产生了严重的影响。

因此,开发一种能够帮助下肢失能患者重获行动能力的技术十分重要。

下肢外骨骼机器人作为一种可行的解决方案出现在人们的视野中。

下肢外骨骼机器人是一种可穿戴的机器人装置,可将人类的自然步态与机器的控制技术结合起来,帮助行动不便的人完成行走、站立、爬楼梯等动作。

它是机器人技术在医疗保健领域的重要应用之一,已经引起了广泛的关注和研究。

目前,下肢外骨骼机器人的研究主要集中在机械结构、控制策略、传感器和动力系统等方面。

然而,现有的下肢外骨骼机器人存在一些问题,如重量过大、成本高、动态稳定性差、控制精度低等。

因此,为了提高下肢外骨骼机器人的性能和实用性,需要进行更深入的研究和探索。

二、研究内容与方法本论文的研究内容是下肢外骨骼机器人的设计与研究。

具体包括以下几个方面的内容:1. 机械结构设计:根据人体运动学原理和生物力学特征,设计一种适合下肢外骨骼机器人的轻便、稳定的机械结构。

主要包括动力学分析、结构优化设计等。

2. 传感器与控制系统设计:设计一套智能化的传感器和控制系统,能够实时获取患者的运动状态和环境信息,并对机器人进行高精度、高效的控制。

主要包括传感器选择、数据采集、控制算法设计等。

3. 动力学系统设计:设计一套高效、可靠的动力学系统,能够为机器人提供足够的动力和能量,以帮助患者完成各种行走、站立等动作。

主要包括电机选择、传动系统设计等。

本论文的研究方法采用理论分析、仿真模拟和实验验证相结合的方法。

首先通过理论分析和仿真模拟,优化机器人的结构和控制系统,提高系统的性能和稳定性。

接着,利用实验验证我们所设计实现的机器人,以验证其实用性和可靠性。

三、预期成果及意义通过本论文的研究工作,预期有以下几个成果:1. 设计出一款轻便、稳定、安全、易操作的下肢外骨骼机器人,能够帮助下肢失能患者恢复行动能力,提高其生活质量和社会参与度。

上肢康复机器人系统的研究与开发的开题报告

上肢康复机器人系统的研究与开发的开题报告

上肢康复机器人系统的研究与开发的开题报告一、研究目的:上肢功能恢复机器人系统是针对上肢功能障碍患者所研发的一款医疗康复设备。

本研究旨在通过研究上肢康复机器人系统的技术结构、康复机理以及康复效果,为上肢功能障碍患者提供更加准确、科学、有效的康复手段,提高其康复效果和生活质量。

二、研究内容:(1)上肢康复机器人系统的技术结构:本研究将对上肢康复机器人系统中的硬件结构进行分析和研究,了解其各部分的构成、性能和工作原理。

同时,对其软件系统的设计、实现和优化进行探究。

(2)上肢康复机器人系统的康复机理:本研究将通过系统的理论研究,了解上肢康复机器人系统在康复过程中的机理,深入探讨其对患者上肢运动恢复的作用和促进作用。

(3)上肢康复机器人系统的康复效果:本研究将对上肢康复机器人系统进行实验研究,获取其在康复过程中对患者的康复效果和生活质量的影响,通过对实验结果的统计和分析,提高康复机器人系统的性能和效果。

三、研究方法:(1)文献调研法:通过对国内外文献的研究,了解上肢康复机器人系统的发展历程、技术发展现状以及相关应用,为本研究打下坚实的理论基础。

(2)实验研究法:通过设计实验,验证上肢康复机器人系统在康复过程中的效果和实现效果的因素。

主要在运动学和动力学指标计算方面验证机器人的性能。

(3)数据处理法:通过对实验数据的收集、处理和分析,研究上肢康复机器人系统在康复过程中对患者康复效果的影响,为提高机器人的性能和效果提供科学的依据。

四、研究意义:本研究将对上肢康复机器人系统的技术结构、康复机理以及康复效果进行深入探究,为上肢功能障碍患者提供科学的康复手段,有效提高其康复的效果和生活质量。

同时,还将推动医疗康复技术的发展,促进智能医疗设备的创新与应用。

五、研究进度:本研究将分为三个阶段进行:第一阶段是文献调研阶段,在此阶段将系统地收集、整理、筛选有关上肢康复机器人系统的国内外文献资料,以此为基础明确研究任务和研究方法。

下肢康复训练机器人关键技术研究的开题报告

下肢康复训练机器人关键技术研究的开题报告

下肢康复训练机器人关键技术研究的开题报告1. 研究背景和意义随着人口老龄化和运动受伤等疾病的增加,下肢功能障碍的患者数量逐年增加。

这些患者通常需要进行持续的物理治疗来恢复运动能力并提高生活质量。

传统的康复治疗方法需要手动操作,需要长时间的训练和高度专业的技能,效率低下。

因此,发展一种带有自动化和智能化的下肢康复训练机器人成为许多研究者的热门方向。

机器人康复技术是一个具有很高发展潜力的领域,在国内外研究机构和医院已经展开研究。

2. 研究内容和目标本课题主要研究下肢康复训练机器人的关键技术,包括机器人控制系统、运动学模型、动力学模型、力传感器、软件系统等,在此基础上设计并制作一款下肢康复训练机器人,实现康复训练的自动化和智能化,提高康复效果和工作效率。

具体研究目标如下:(1)掌握下肢机器人康复训练的理论基础和技术要求;(2)设计具有多自由度的下肢康复训练机器人;(3)研究下肢机器人控制系统和运动学、动力学模型;(4)研究下肢康复训练机器人的力传感器技术;(5)设计康复训练机器人的软件系统,实现自动化控制和智能化诊断;(6)进行下肢康复训练机器人的实验验证,评估康复效果和工作效率。

3. 研究方法和技术路线本课题采用以下方法和技术路线:(1)文献调研:深入了解关键技术的最新发展情况和研究现状,为本研究提供理论和实践基础;(2)机器人设计:依据下肢康复训练的要求和机器人控制要求,设计具有适当自由度的机器人模型;(3)数学模型:建立机器人的运动学模型和动力学模型;(4)力传感技术:通过阻抗控制技术研究和设计具有高精度和稳定性的力传感器;(5)软件设计:根据实验要求,设计机器人控制软件,实现自动化控制和智能化诊断;(6)实验验证:对研制的下肢康复训练机器人进行实验验证,评估其康复效果和工作效率。

4. 预期结果和创新点本研究预期实现:(1)设计并制作一种具有多自由度、高精度和稳定性的下肢康复训练机器人;(2)研究建立机器人的运动学模型和动力学模型,实现机器人的精确控制和运动规划;(3)采用阻抗控制技术研究和设计康复训练机器人的力传感器,实现康复训练的精确力量控制和力量反馈;(4)设计康复训练机器人的软件系统,实现自动化控制和智能化诊断;(5)开展实验验证,评估机器人康复训练的效果和工作效率。

中医按摩机器人的机构仿真及优化的开题报告

中医按摩机器人的机构仿真及优化的开题报告

中医按摩机器人的机构仿真及优化的开题报告一、研究背景和意义随着现代技术的不断进步,中医按摩机器人成为一种新兴的发展方向,该技术有望在中医诊疗等领域得到广泛应用。

中医按摩机器人所需的机械结构对机器人的精度、速度、效率等方面都有着很高的要求。

在机构设计方面,需要充分考虑机器人的稳定性、可靠性和精度,同时还需要结合中医按摩的特点进行设计,以满足中医按摩的需求。

因此,进行中医按摩机器人的机构仿真和优化,对于提高中医按摩机器人的技术水平,推动中医按摩技术进一步发展具有重要意义。

二、研究目的和内容本文旨在对中医按摩机器人的机构进行仿真和优化,具体内容包括以下几个方面:1. 确定中医按摩机器人的机构类型和特点,进行机械建模和运动学分析,为后续的优化提供基础。

2. 分析机器人的关键部件,如传动装置、结构件等,确定其设计参数,通过虚拟样机技术进行建模和运动仿真,并根据仿真结果进行参数调整。

3. 对机器人进行优化设计,提高其稳定性和运动精度,同时优化机器人的速度和效率,使其更符合中医按摩的需求。

4. 最终对优化后的机器人进行实验验证,验证优化后的机器人的性能和可靠性是否得到了提高。

三、研究方法和技术路线本文主要依靠仿真和优化技术对中医按摩机器人进行研究,具体技术路线如下:1. 确定研究对象,并通过文献调研和实验数据获取机器人的相关参数,包括机械结构参数、传动参数、运动学参数等。

2. 进行机械建模和运动学分析,使用软件工具进行仿真分析,获得机器人运动轨迹、速度和加速度等相关数据,并进行仿真实验和数据分析。

3. 设计机器人的传动装置、结构件等关键部件,根据实际情况进行虚拟样机建模和运动仿真,对不同的设计方案进行分析和比较。

4. 通过优化设计,对机器人进行建模和仿真分析,调整设计参数,优化机器人的性能和稳定性,最终得到优化后的机器人模型。

5. 通过实验验证优化后的机器人的性能和可靠性是否得到了提高,并对实验数据进行分析和评估,对整个研究进行总结和归纳。

三自由度上肢康复机器人的研制开题报告

三自由度上肢康复机器人的研制开题报告

三自由度上肢康复机器人的研制开题报告一、研究背景和意义现代医学指出,运动康复治疗对于上肢功能丧失的患者有着非常重要的治疗作用。

传统的康复治疗方式主要依靠人工康复师进行指导和训练,虽然能够取得一定的效果,但是存在效果不稳定、训练难度不足等问题。

随着现代机器人技术的发展,机器人康复治疗成为了一种新型的康复方式。

现有的上肢康复机器人多为二自由度或单自由度机器人,其运动自由度较为受限,不能与人类上肢的自由度完全匹配。

因此,开发一款三自由度上肢康复机器人,可以更好地适应不同程度的上肢功能丧失患者,让患者在机器人的帮助下,恢复更多的上肢功能,提高生活质量。

二、研究内容和目标本课题旨在开发一款三自由度上肢康复机器人,能够模拟人类上肢的运动自由度,为上肢功能丧失患者提供全面的康复治疗。

具体研究内容为:1.设计机械结构:根据上肢的解剖结构和运动学特征,设计出三自由度上肢康复机器人的机械结构。

2.控制系统设计:开发相应的控制系统,可实现机器人的控制、故障诊断等功能。

3.系统集成:将机械结构和控制系统进行集成,形成完整的机器人系统,并进行相关的测试和验证。

目标:开发一款能够模拟人类上肢运动自由度的三自由度上肢康复机器人,并验证其康复效果和可靠性,为患者提供全面的康复治疗。

三、研究方法和技术路线本课题采用以下技术路线:1.研究上肢解剖结构和运动学特征,确定机械结构的参数和运动范围。

2.根据机械结构参数,进行机械结构设计和优化,确定机器人的运动自由度。

3.基于运动学和动力学理论,建立机器人的数学模型,设计相应的控制算法。

4.开发控制系统,实现机器人的控制、故障诊断等功能。

5.设计相应的实验验证方案,对机器人的康复效果和可靠性进行评估。

四、预期成果和应用价值本课题预期能够开发一款三自由度上肢康复机器人,能够模拟人类上肢的运动自由度,可为上肢功能丧失患者提供全面的康复治疗。

同时,本研究还可对机器人康复治疗的相关研究提供一定的参考。

前列腺活检机器人系统研究的开题报告

前列腺活检机器人系统研究的开题报告

前列腺活检机器人系统研究的开题报告题目:前列腺活检机器人系统研究一、研究背景、意义和目的前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤之一,目前临床上常用的诊断方式是前列腺活检,但是传统的手工活检方式存在诸多不足,如操作难度大、创伤大、容易出现并发症等。

因此,研究开发一种前列腺活检机器人系统将会具有较高的实用价值和技术含量。

本研究的目的是设计一种能够在临床上应用的前列腺活检机器人系统,提高前列腺活检的成功率和准确性,降低患者手术风险和恢复时间。

二、研究内容和方案本研究的主要内容为:设计并开发前列腺活检机器人系统,包括机器人样机的设计、动力学分析、运动控制和安全保护等方面的实现。

具体的方案如下:1. 前列腺活检机器人系统样机的设计和制作根据前列腺活检的特点和手术操作方式,设计一种相应的机器人系统样机,可以通过图像引导进行操作,在照明、镜头和手术器械等方面达到临床使用的要求,同时能够实现较高的控制精度和运动平稳性。

2. 动力学分析和建模分析前列腺活检操作过程中机器人系统的力学特性和运动学规律,建立相应的动力学模型和数学模型,为后续的控制和优化提供理论依据。

3. 运动控制和规划设计机器人系统的控制算法和实现方法,实现机器人手臂的运动控制和路径规划,通过对控制器和驱动系统的优化和调试,使机器人系统能够在操作中保持精度和稳定性。

4. 安全保护和应用测试考虑机器人系统的安全性要求,设计相关的安全保护措施,如机械关节限位、视觉感知等,对机器人系统进行实验测试和验证,检查其整体性能和可靠性。

三、研究预期成果和应用前景本研究预期可以开发出能够在临床前列腺活检中应用的机器人系统,能够提高前列腺活检的准确性和成功率,减少患者的手术风险和手术后的恢复时间。

该机器人系统还可以扩展到其他医学领域,如腹腔镜手术、胸腔手术和骨科手术等,具有广泛的应用前景和市场潜力。

下肢康复训练机器人设计与研究的开题报告

下肢康复训练机器人设计与研究的开题报告

下肢康复训练机器人设计与研究的开题报告一、选题意义随着社会老龄化的加剧和生活方式的变化,下肢功能障碍的患者日益增多。

与此同时,医疗技术的发展也为治疗下肢功能障碍提供了新的手段,康复训练机器人得以应用于康复医疗领域。

康复训练机器人是通过人机交互、机器学习等技术实现的一种康复训练工具,可用于康复病人的下肢功能训练,能够有效提高下肢功能障碍者的生活质量和康复效果。

因此,本课题选择“下肢康复训练机器人设计与研究”作为研究内容,旨在探究一种基于机器学习的下肢康复训练机器人的设计与研究,提高下肢功能障碍者的康复效果。

二、研究内容本课题主要研究内容包括以下三个方面:1. 康复训练机器人硬件设计本课题将设计一种能够实现下肢康复训练的机器人,该机器人需要具备以下功能:能够按照用户需要进行运动范围、速度、力度的调整;能够适应不同体重、身高、体型的用户;能够记录和反馈用户的康复训练进度。

2. 康复训练机器人算法设计本课题采用机器学习算法对用户进行康复训练的个性化和智能化控制。

机器学习模型将对康复病人的下肢运动进行分析和预测,进而调整机器人的训练强度、速度和时长,从而实现个性化的康复训练。

3. 康复训练机器人系统集成设计本课题将开发一个基于康复训练机器人的可视化康复训练系统。

该系统将包括机器人控制软件、机器学习算法、用户信息管理等模块,为用户提供个性化康复训练支持。

三、研究计划第一年任务:1. 调研现有的康复训练机器人,确定本研究的研究方向和目标。

2. 完成下肢康复训练机器人硬件设计,模拟机器人的康复训练功能。

3. 设计机器学习算法,对用户进行康复训练的个性化和智能化控制。

第二年任务:1. 实现下肢康复训练机器人的硬件部分和算法部分的集成设计,形成一个可运行的康复训练机器人。

2. 推广康复训练机器人,进行临床试验和实际应用,改进机器人硬件与软件,并对软件进行优化。

第三年任务:1. 通过实验数据和用户反馈,优化康复训练机器人的硬件和算法。

中医按摩机器人的运动控制系统研究的开题报告

中医按摩机器人的运动控制系统研究的开题报告

中医按摩机器人的运动控制系统研究的开题报告一、研究背景随着人们健康意识的提高和保健意识增强,传统的中医按摩受到了越来越多的关注。

但是,随着城市化的进程加快,人们的生活节奏变得越来越快,中医按摩师的数量远远无法满足需要。

因此,研发中医按摩机器人成为了当下的一个热门研究方向。

中医按摩机器人,可以自动完成一些按摩操作,既方便快捷,又可以保证按摩的效果和安全性。

对于中医按摩机器人的研究,运动控制系统是其中的一个重要组成部分。

运动控制系统对中医按摩机器人的运动轨迹、速度、力度等进行控制,是中医按摩机器人能够按摩的核心部件。

因此,研究中医按摩机器人的运动控制系统具有重要意义。

二、研究内容本研究旨在设计中医按摩机器人的运动控制系统,具体研究内容如下:1.中医按摩机器人的机械结构设计机械结构设计是中医按摩机器人的基础,决定了中医按摩机器人能够执行的按摩方式、范围和精度。

因此,本研究将首先进行中医按摩机器人的机械结构设计,确定机械臂数量、长度、关节个数、传动方式等参数。

2.中医按摩机器人的运动学分析中医按摩机器人的运动学分析是中医按摩机器人系统的关键环节之一,它包含了中医按摩机器人的各种运动信息,可以为机器人的运动控制提供必要的基础。

3.中医按摩机器人的力学控制分析中医按摩机器人的力学控制分析包括动力学分析和力学特性研究两部分。

通过对中医按摩机器人运动的力学控制分析,可以得到机器人的力学特性参数和控制方法。

4. 中医按摩机器人的控制系统设计中医按摩机器人的控制系统设计是中医按摩机器人的核心,决定了机器人能够按照一定的轨迹、速度和力度完成按摩操作。

本研究将侧重于设计中医按摩机器人的控制系统,涉及到控制器硬件、控制器软件、传感器及其安装、控制策略等方面。

三、研究方法本研究将综合使用理论分析、仿真分析和实验验证相结合的方法,分别实现中医按摩机器人的运动学分析、力学控制分析和控制系统设计。

具体方法如下:1. 理论分析法采用数学和物理理论分析中医按摩机器人的力学特性,建立数学模型,得到机器人的运动学方程和动力学方程。

手部康复训练机器人设计研究的开题报告

手部康复训练机器人设计研究的开题报告

手部康复训练机器人设计研究的开题报告一、选题背景手部功能障碍是许多神经系统疾病(如中风、脑损伤等)和肌肉骨骼疾病(如多发性硬化症、截肢等)的常见后遗症,导致病人的日常生活、工作和社交活动受到很大程度的限制。

手部康复训练一直是康复医学中的重要治疗手段之一,但是传统的手部康复训练在效率和效果方面存在诸多不足,如康复师的疲劳、局限性和缺乏客观评定手段等。

因此,如何设计一款高效、精准、可量化的手部康复训练机器人,是当前急需解决的问题,也是本课题研究的核心内容。

二、研究目的和意义本研究旨在设计一款可用于手部康复训练的机器人,并通过对机器人效果的量化评定,研究机器人对手部康复训练的辅助效果和优越性。

本研究结果将可向康复医师提供一个全新的手部康复训练工具,有助于改善传统康复训练模式的局限性,提高手部康复的疗效和患者的生活质量。

三、研究内容和方法3.1 研究内容(1)设计一款基于运动学和控制理论的手部康复训练机器人,可进行各种手部康复训练。

(2)构建一套康复训练系统,包括机器人控制中心、运动捕捉系统、生物反馈系统等,以实现机器人对康复训练的辅助和量化评定。

(3)进行对照实验,比较机器人辅助康复训练和传统康复训练的差异,分析机器人的优越性和应用前景。

3.2 研究方法(1)文献调研,分析目前机器人康复训练领域的研究现状和发展趋势,制定研究方案和技术路线。

(2)机械设计,采用专业的机械学设计软件(comsol、abaqus等)建立机器人模型,并进行模拟分析和实物验证,确保机器人控制精度和运动稳定性。

(3)电路设计,采用电子学、计算机科学等相关知识,对机器人的电路板和控制单元进行设计,实现对机器人运动的控制和监测,并提供数据传输和处理能力。

(4)编程实现,通过C++、Python等编程语言,为机器人编写控制程序和运动算法,根据康复训练方案,实现机器人的自动化、智能化控制,以及各种复杂的康复训练操作。

(5)系统集成与测试,根据机器人的设计目标和康复训练需要,进行机器人和康复训练系统的集成和测试,提供完整的机器人康复训练方案。

二自由度康复训练机器人系统的设计开题报告

二自由度康复训练机器人系统的设计开题报告

二自由度康复训练机器人系统的设计开题报告一、选题背景随着人口老龄化和人们对健康的重视,康复医疗在近年来越来越受到关注。

康复机器人作为康复医学的一种新型技术,具有不可替代的作用。

对于许多患者来说,训练是实现康复的关键,但是传统的康复训练往往需要大量的人力和物力资源。

因此,设计一种康复训练机器人系统,可以极大地方便患者进行康复训练,并且提高康复训练的效果,是一个十分有价值的研究方向。

本课题选取了二自由度康复训练机器人系统的设计作为研究内容。

该系统拥有两个自由度,可以达到多维度、多角度的康复训练效果。

同时,由于机器人系统的控制精度高,可以确保患者在康复训练中所需的准确度。

二、研究目标本次研究的目标是设计一款二自由度康复训练机器人系统,可以实现以下目标:1. 实现多维度、多角度的康复训练。

2. 提高康复训练的效果。

3. 提高患者的康复训练体验。

三、研究内容本次研究的主要内容如下:1. 机器人系统结构设计。

通过了解康复训练的需要以及患者身体特征,结合机械设计原理,设计出符合要求的机器人系统结构。

2. 机器人系统控制设计。

分析机器人的动力学特性及运动学特性,建立数学模型,设计出控制算法,控制机器人系统的运动。

3. 康复训练的运动方案设计。

根据康复训练的需要,设计出符合要求的运动方案,使得患者可以进行多维度、多角度的康复训练。

4. 系统的硬件和软件实现。

根据以上设计内容,实现机器人系统的硬件和软件部分,进行系统的集成和测试。

四、研究方法本课题主要采用以下研究方法进行研究:1. 理论研究。

通过文献调研、学习机械设计、电路设计、算法设计等相关理论知识,为设计提供理论基础。

2. 实验研究。

采用实验研究方法,验证机器人系统的运动和控制效果,并对系统进行性能测试,针对实验结果进行优化和调整。

三、研究结果与意义设计实现一款二自由度康复训练机器人系统,对于康复医学领域具有重要意义。

可以帮助患者更好地进行康复训练,提高训练效果,进一步缓解医疗资源不足的情况,提升医疗水平,有助于推进康复医学研究的发展。

开题报告范文-《上肢康复训练机器人设计》

开题报告范文-《上肢康复训练机器人设计》

开题报告范文-《上肢康复训练机器人设计》一、研究背景随着人口老龄化问题日益突出,中风、意外伤害等疾病造成的上肢肌肉无力、肌肉萎缩和运动障碍等问题也越来越突出。

因此,上肢康复训练机器人设计成为目前研究的热点之一。

机器人技术的发展和应用,为上肢康复训练提供了有效的手段。

上肢康复训练机器人可以模仿人工操作,提供定量化的训练和数据,不仅可以加强患者的肌肉力量和协调能力,还可以提高康复效果。

目前,国内外关于上肢康复训练机器人的研究还处于起步阶段。

在这种背景下,本项目将开发一款性能稳定、使用方便、功能完善的上肢康复训练机器人,以提高患者的康复效果,缓解社会养老压力。

二、研究目的本项目的研究目的主要有以下几个方面:1.设计一款适用于上肢康复训练的机器人,能够提供量化和精准的训练,提高康复效果。

2.提高机器人的使用率和适用范围,帮助更多的患者进行康复训练。

3.开发一款性能稳定、使用方便、功能完善的机器人,以满足康复训练机器人市场的需求。

三、研究内容本项目的研究内容主要包括以下几个方面:1.上肢康复训练机器人的机械设计:根据上肢的运动特点和康复训练的要求,设计出适用于上肢康复训练的机器人,包括机械臂、夹具等部件。

2.上肢康复训练机器人的动力系统设计:确定机器人的动力来源和传动方式,选择适合机器人运行的驱动器,如直流电机、步进电机等。

3.上肢康复训练机器人的控制系统设计:设计机器人的控制系统和算法,使得机器人能够进行定位、运动控制和数据采集等功能。

4.上肢康复训练机器人的安全保护系统设计:设计机器人的安全保护系统,防止机器人在使用中造成患者伤害。

四、研究方法本项目的研究方法主要包括以下几个方面:1.机械设计:使用Solidworks等软件进行机械部件的3D建模和模拟,确定机械部件的尺寸和结构。

2.动力系统设计:根据机械设计的参数确定动力系统的选型,并进行功率计算和传动比分析。

3.控制系统设计:采用控制系统研究中常用的MATLAB和Simulink进行控制算法仿真,测试控制系统的可行性和性能。

六自由度外骨骼式上肢康复机器人设计的开题报告

六自由度外骨骼式上肢康复机器人设计的开题报告

六自由度外骨骼式上肢康复机器人设计的开题报告一、选题背景随着人口老龄化的加剧,上肢功能障碍患者数量不断增加,如中风、外伤等导致的上肢功能障碍,这些障碍给患者的生活造成了巨大的影响,也给医疗卫生事业带来了重大的挑战。

因此,开发一种能够协助上肢功能障碍患者康复的机器人具有重要的意义。

目前市场上的上肢康复机器人大多数为二自由度机器人,只能进行简单的四肢上下活动,而随着对机器人康复应用需求的不断提高,六自由度机器人由于其更加灵活、全面的特点而成为了研究热点。

二、选题意义1.解决临床康复问题。

上肢康复机器人可以帮助康复医师为患者提供基本的康复护理,促进患者的早期康复和前往社会的迅速恢复。

2.开发高精度康复机器人。

康复机器人具有高度的控制和定位能力,对于许多需要高精度康复的临床情况具有重要意义。

3.提高康复效果。

康复机器人在康复治疗中的应用可以提高康复效果,缩短恢复时间,提高患者的生活质量。

4.产业化推进。

具有高精密度、完整功能的上肢康复机器人将成为产业化推进的重要方向,推动相关产业的快速发展。

三、设计思路本文将设计一款基于六自由度的外骨骼式上肢康复机器人,通过研究人类上肢运动的动力学特性来确定机器人的关节的自由度数量,然后通过建立机器人的数学模型和控制算法,实现机器人对患者上肢的控制。

四、技术路线本研究的技术路线如下:1.设计机械结构。

根据人类上肢的运动学和动力学特性,设计符合人体工学的机械结构。

2.软硬件集成。

将研究中所得到的机械结构与控制算法进行软硬件集成,并通过实验验证所设计的机器人的控制能力。

3.实验验证。

通过实验验证设计的机器人在康复方面的应用效果。

五、预期成果本研究预期达到以下成果:1.实现基于六自由度的外骨骼式上肢康复机器人的设计与制造。

2.研究和掌握机器人动力学控制算法,实现机器人对患者上肢的控制。

3.进行实现验证,验证所设计的机器人在康复方面的应用效果。

4.为上肢康复机器人的发展和产业化提供技术支持。

中医按摩机器人末端执行器的运动控制研究的开题报告

中医按摩机器人末端执行器的运动控制研究的开题报告

中医按摩机器人末端执行器的运动控制研究的开题报告一、选题背景中医按摩是一种常见的中医治疗方式,通过按摩人体穴位和经络,调节人体气血运行,促进身体的自愈力。

然而,中医按摩需要大量的人工操作,人工操作存在疲劳、误差等问题,严重影响了治疗效果。

因此,开发一种中医按摩机器人既可以提高治疗效果,也可以减轻医护人员的工作压力,具有重要的意义。

二、研究意义中医按摩机器人是一种由电机、传感器等设备组成的机电一体化系统。

机器人能够自动完成对人体穴位和经络的按摩,可以减轻医护人员的劳动强度,提高工作效率。

此外,中医按摩机器人还可以提高按摩的准确度和一致性,增强按摩的疗效和疗效的可控性,对于推广和发展中医按摩具有重要的作用。

三、研究内容本研究主要围绕中医按摩机器人末端执行器的运动控制展开,其中包括以下几个方面:1. 中医按摩技术研究:深入了解中医按摩的需求和操作技术,确定中医按摩机器人的主要功能和运动形式。

2. 机器人运动学和动力学分析:对机器人进行运动学和动力学分析,建立机器人模型,探究机器人运动控制规律。

3. 运动控制算法设计:基于机器人模型和运动规律,设计运动控制算法,实现对机器人末端执行器的精确控制。

4. 实验验证:在实验室中搭建中医按摩机器人原型,通过实验验证所设计的运动控制算法的有效性和性能。

四、研究方法本研究将采用理论研究和实验研究相结合的方法。

具体来说,理论研究包括中医按摩技术研究、机器人运动学和动力学分析、运动控制算法设计等;实验研究包括搭建中医按摩机器人原型和进行实验验证等。

五、预期成果本研究预期能够实现中医按摩机器人末端执行器的精确运动控制,提高中医按摩的准确度和一致性,增强按摩的疗效和疗效的可控性,从而推广和发展中医按摩技术。

同时,本研究还可为机器人控制领域提供理论支持和实践经验,为机器人应用在医疗领域开辟新的途径,具有重要的应用价值和社会意义。

医学机器人开题报告

医学机器人开题报告

北京石油化工学院本科毕业设计(论文)开题报告题目名称:医学穿刺机器人机械系统设计与仿真题目类型:设计型学生姓名:***专业:过程装备与控制工程学院:机械工程学院年级:过063指导教师:***2010 年 3 月 11 日一、选题背景、研究意义及文献综述1、选题背景医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一,其发展前景非常看好。

近年来,医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注,研究工作蓬勃兴起。

二十世纪九十年代起,国际先进机器人计划(IARP)已召开过多届医疗外科机器人研讨会DARPA己经立项,开展基于遥控操作的外科研究,用于战伤模拟手术、手术培训、解剖教学。

欧盟、法国国家科学研究中心也将机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系统作为重点研究发展的项目之一在发达国家已经出现医疗外科手术机器人市场化产品,并在临床上开展了大量的病例应用研究。

本题为北京市科委2006重点攻关项目——超声引导肝肿瘤微波消融治疗机器人系统的开发的一部分。

2、研究意义随着科学技术的发展, 特别是计算机技术的发展, 医用机器人在临床中的作用越来越受到人们的重视。

外科手术辅助导航系统作为外科医生的第三只眼, 可以让手术医师看到手术部位的内部结构, 避免了因医生经验不足而造成的手术失误, 使手术更安全、更可靠、更精确、更科学, 具有极其广阔的应用前景。

现在, 它已经成功地应用到神经外科、整形外科、泌尿科、脊椎、耳鼻喉科、眼科、膝关节切除以及腹腔镜等众多领域中。

由此, 依靠医学成像、微装置、传感器、计算机和机械手等的辅助, 从一个开放的、完全的人工手术到辅助医生进行最小侵入性手术。

另外, 医生在选择最佳的手术路径、执行复杂的外科手术和提高手术的成功率等方面也受益匪浅。

微创外科手术(MIS)技术兴起于20世纪80年代,一般也称为介入式手术。

它借助于各种视觉图像设备和先进灵巧的手术器械装备,将手术器械经过小切口进入人体进行治疗或诊断。

护士助手机器人定位和电源监测技术研究的开题报告

护士助手机器人定位和电源监测技术研究的开题报告

护士助手机器人定位和电源监测技术研究的开题报告一、研究背景及意义护士助手机器人是现代医疗技术发展的重要成果之一,其在医院中的广泛应用有助于提高医疗服务的质量和效率。

然而,在护士助手机器人的使用过程中,定位问题和电源监测问题始终是制约其应用的关键技术瓶颈。

当前,护士助手机器人的定位技术多采用激光雷达、超声波等传感器实现,但这些技术存在精度不高、受环境影响较大等问题。

电源监测技术多采用电池管理芯片等实现,但这些芯片存在能耗较高等问题。

因此,如何提高护士助手机器人定位和电源监测的精度和效率,成为了当前需要研究和解决的问题。

本文将对护士助手机器人定位和电源监测技术展开研究,旨在提高护士助手机器人的工作效率和医疗服务质量。

二、研究目标和内容本研究的目标是提高护士助手机器人定位和电源监测的精度和效率,实现其在医疗服务中的优化应用。

具体研究内容包括以下两个方面:1. 护士助手机器人定位技术研究。

研究护士助手机器人在医院环境中的定位技术,包括激光雷达、超声波等传感器的应用和优化,建立医院室内环境地图,实现护士助手机器人在医院环境中的准确定位,并且排除环境对其影响的干扰。

2. 护士助手机器人电源监测技术研究。

研究护士助手机器人的电源管理技术,包括电池管理芯片、智能充电等技术的应用和优化,实现护士助手机器人的长时间工作,并提升其工作效率。

三、研究方案和方法本研究将采用以下方法和方案:1. 研究护士助手机器人定位技术。

采用激光雷达、超声波等传感器,建立医院室内环境地图,研究定位算法,优化环境干扰,提升护士助手机器人定位精度。

2. 研究护士助手机器人电源监测技术。

采用电池管理芯片、智能充电等技术,研究电源管理算法,优化护士助手机器人的工作效率和电池寿命。

3. 实验验证。

在实验室中开展护士助手机器人定位和电源监测技术的实验,通过实验验证研究成果的可行性和有效性。

四、研究成果和贡献本研究的成果将包括以下几个方面:1. 护士助手机器人定位技术的优化。

面向医院的移动机器人导航系统设计的开题报告

面向医院的移动机器人导航系统设计的开题报告

面向医院的移动机器人导航系统设计的开题报告一、研究背景及意义在当今智能化大数据时代,无人驾驶、机器人技术日新月异。

随着医疗健康领域的智能化发展,医疗机器人开始在医院中投入使用,可用于搬运医疗物资、送餐、搬运病人等方面。

如何使这些机器人在医院中高效地运转,成为一个严峻的挑战。

机器人导航系统作为实现自主移动的重要组成部分,主要目的是为机器人提供运行的目标、确定机器人当前的位置和方向、规划路径等功能,是机器人实现自主移动的基础和关键环节。

因此,本研究主要关注面向医院的移动机器人导航系统设计,探究如何提高机器人在医院内的可操作性、可靠性和安全性,提高医院物流效率和精度以及病人的就医体验。

二、研究内容本研究旨在建立一个面向医院的移动机器人导航系统,以提高医院物流效率和服务水平。

主要内容如下:1. 设计导航系统的基础定位技术和路径规划算法。

基于激光雷达、摄像机和超声波等传感器,实现机器人室内实时定位和路径规划能力。

2. 建立医院内部地图、规划机器人路径,为医院机器人运行提供实时路径规划的数据来源。

3. 开发一个医院内部语音导航,与机器人导航系统协同工作,帮助医院工作人员更好地与机器人协作。

4. 设计机器人安全回避机制,从机器人的传感器数据中识别和检测障碍物等,以确保机器人安全运行。

三、研究方法本研究计划采用以下方法进行。

1. 研究医院的物流需求和机器人导航系统的技术需求,确定研究的目标和主要任务。

2. 对机器人定位、地图构建和路径规划等关键技术进行彻底的研究和探索,为导航系统提供可靠的技术基础。

3. 开发实验平台,评估与测试机器人导航系统的性能,优化系统。

4. 设计并实现机器人导航系统,集成各个模块,完成仿真和实际应用。

四、预期成果1. 建立一个可靠、高效、智能的面向医院的机器人导航系统。

2. 实现机器人的自主运行、路径规划和安全控制等基本功能,提高医院物流运转效率和服务精度。

3. 为机器人导航系统实现自然语言交互搭建基础,实现更为人性化的交互体验。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

北京石油化工学院本科毕业设计(论文)开题报告题目名称:医学穿刺机器人机械系统设计与仿真题目类型:设计型学生姓名:***专业:过程装备与控制工程学院:机械工程学院年级:过063指导教师:***2010 年 3 月 11 日一、选题背景、研究意义及文献综述1、选题背景医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一,其发展前景非常看好。

近年来,医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注,研究工作蓬勃兴起。

二十世纪九十年代起,国际先进机器人计划(IARP)已召开过多届医疗外科机器人研讨会DARPA己经立项,开展基于遥控操作的外科研究,用于战伤模拟手术、手术培训、解剖教学。

欧盟、法国国家科学研究中心也将机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系统作为重点研究发展的项目之一在发达国家已经出现医疗外科手术机器人市场化产品,并在临床上开展了大量的病例应用研究。

本题为北京市科委2006重点攻关项目——超声引导肝肿瘤微波消融治疗机器人系统的开发的一部分。

2、研究意义随着科学技术的发展, 特别是计算机技术的发展, 医用机器人在临床中的作用越来越受到人们的重视。

外科手术辅助导航系统作为外科医生的第三只眼, 可以让手术医师看到手术部位的内部结构, 避免了因医生经验不足而造成的手术失误, 使手术更安全、更可靠、更精确、更科学, 具有极其广阔的应用前景。

现在, 它已经成功地应用到神经外科、整形外科、泌尿科、脊椎、耳鼻喉科、眼科、膝关节切除以及腹腔镜等众多领域中。

由此, 依靠医学成像、微装置、传感器、计算机和机械手等的辅助, 从一个开放的、完全的人工手术到辅助医生进行最小侵入性手术。

另外, 医生在选择最佳的手术路径、执行复杂的外科手术和提高手术的成功率等方面也受益匪浅。

微创外科手术(MIS)技术兴起于20世纪80年代,一般也称为介入式手术。

它借助于各种视觉图像设备和先进灵巧的手术器械装备,将手术器械经过小切口进入人体进行治疗或诊断。

与传统开放性手术相比,微创手术具有创伤小,可减轻患者痛苦、术后恢复快、有利于提高手术质量和降低医疗社会成本等诸多优点。

因此,受到医生和患者的普遍欢迎,是外科手术发展的必然趋势。

腹腔镜微创外科手术作为微创手术的代表,是对传统开放性手术的一次重大变革。

然而腹腔镜手术在手术中也存在一些问题。

如由医生在手术台前操作器械进行手术时,医生的手与所操作的器械末端的距离一般有400~500mm,长时间准确把握手术器械会使医生感到非常疲劳,另外,由于医生手部的颤抖而传递到器械末端的误差也会随之增大。

而利用机器人技术就可以很好的解决上述问题。

因为机器人具有定位准确、大大减低工作强度等优势,而且,它还可以通过软件编程实现消颤、提高手术精度。

微创外科手术机器人与传统的工业机器人在结构上相比,系统针对性更强,通常一种结构只适用于一种手术操作。

对于主从式机器人,在手术中,手术医生的决策通过主手传递到从手,通过监视从手的运动情况,调整或修正控制以达到预期的结果,实现微创手术。

由于从手系统直接作用于患者,它的性能高低直接影响整个系统的性能、手术的质量、以及系统的安全性等等。

随着计算机技术的不断发展, 微型计算机无论从计算速度还是从内存容量上都可以满足手术导航系统的要求。

在我国, 开发基于微型计算机的小型化、低成本、高精度的手术导航系统将是一个发展趋势。

3、文献综述3.1 医疗机器人与其它机器人相比,医疗机器人具有以下几个特点:①其作业环境一般在医院、街道、家庭及非特定的多种场合,具有移动性与导航、识别及规避能力,以及智能化的人机交互界面。

在需要人工控制的情况下,还要具备远程控制能力。

②医疗机器人的作业对象是人、人体信息及相关医疗器械,需要综合工程、医学、生物、药物及社会学等各个学科领域的知识开展研究课题。

③医疗机器人的材料选择和结构设计必须以易消毒和灭菌为前提,安全可靠且无辐射。

④以人作为作业对象的医疗机器人,其性能必须满足对状况变化的适应性、对作业的柔软性,对危险的安全性以及对人体和精神的适应性等。

⑤医疗机器人之间及医疗机器人和医疗器械之间具有或预留通用的对接接口,包括信息通讯接口、人机交互接口、临床辅助器材接口以及伤病员转运接口等。

从技术上讲医疗机器人的发展是建立在以下几种基本技术的基础上:它们是机械设计与制造技术、传感器应用技术、自动控制技术、驱动器技术、人机交互技术。

根据用途医疗机器人大致可以分为救援机器人、手术机器人、转运机器人和康复机器人。

手术机器人在具备了机器人的基本特点同时,还有其自身的选位准确、动作精细、避免病人感染等特点。

在血管缝合手术时,人工很难进行细于1 mm以下的血管缝合,如果使用手术机器人,血管缝合手术可以达到小于0.1 mm的精度;用手术机器人进行手术避免了医生直接接触患者的血液,大大减少了患者的感染危险。

商业化的手术机器人最早出现在1994年,由美国Computer Motion公司研制,实质上是一种声控腹腔镜自动“扶镜手”,命名为AESOP。

手术机器人于1997年3月在比利时布鲁塞尔St Pierre医院完成了第一例腹腔镜手术——胆囊切除术。

1998年,ComputerMotion公司研制的Zeus系统、Intuitive Surgical公司研制的da Vinci系统和endoVia公司研制的Laprotek系统分别获得了成功。

这三个系统均由三大部分组成:医生操纵台、机械手和内镜装置。

Zeus系统采用纯信号方式实现医生操纵台对机器臂的控制,在传输距离上不受视频延迟的影响。

Zeus系统于2001年9月首次成功实现了跨大西洋(美国纽约-法国斯特拉斯堡)的机器人腹腔镜胆囊切除术。

目前,手术机器人不仅完成了普外科,还有脑神经外科、心脏修复、胆囊摘除、人工关节置换、泌尿科和整形外科等方面的手术。

尽管如此,手术机器人还有许多方面需要不断的完善和改进,通过增加“人造视野”系统,可在手术过程中监视术野,辅助术者做出判断,增加手术的安全性;用软件来处理触觉和视觉图像的整合、分割和合成;提供稳定的触觉控制,识别不同的人体组织,进行关键解剖结构的图像识别和图像分割;具有良好的触觉反馈和位置觉。

微型机电技术的不断深入发展为微小型机器人甚至纳米机器人提供了技术支持,它可以直接进入人体器官内部进行工作,完成组织取样、血管疏通、药物定点放置、微型手术和细胞操作等普通医疗技术和手段无法完成的工作。

目前,国外正在研制和开发体内自主行走式诊断治疗、体内微细手术和体内药物直接投放微型外科手术机器人。

医生用注射器将微型机器人推入人体内部,由它所携带的微生物传感器对人体组织进行检测,当发现有病变组织时,微型手术机器人对病变组织进行直接手术和药物注射治疗。

哈尔滨工业大学机器人研究所成功研制出纳米级精密定位系统,在这个系统支持下的纳米级高精密微驱动机器人,能对细胞和染色体进行“显微手术”。

纳米级机器人可在人体微观世界行走,随时清除人体中的一切有害物质,修复损坏的基因,激活细胞能量,使人不仅仅保持健康,而且延长寿命。

医疗机器人将机器人技术应用到医疗领域,极大的推动了现代医疗技术的发展,是现代医疗卫生装备的发展方向之一。

随着科学技术的不断更新、社会的老龄化和现代战争的高技术化,以及医疗技术的发展,各疗机器人及其辅助医疗技术将得到更深入而广泛的研究和应用,促进医疗机器人技术的快速发展。

3.2 空间定位技术在计算机辅助导航系统中, 空间定位是整个系统的关键, 直接关系到整个系统的精度和计算机辅助手术的成败。

其作用就是实时测出手术器械的空间位置和姿态, 根据定位传感器的不同, 可分为机械定位、超声定位、电磁定位和光学定位法。

(1)机械定位机械定位是手术导航系统最初的定位方法, 属于无源定位。

定位用机械手至少应有6 个自由度, 且每个关节均有编码器。

和机械手相联的手术器械的位置和旋转, 能够通过机械手的几何模型和关节编码器的瞬时值计算出来,典型精度为: 2~3 mm。

机械手定位的优点是不会被阻塞, 不会被障碍遮挡, 同时可在特定位置夹住或放置手术器械。

缺点是在手术中较为笨拙, 施加在机械手上的压力可使数据发生变化, 同时存在固定装置和制动器的位移误差。

机械定位常用于无臂系统的标定和检查。

(2) 超声定位通过测量超声波的传播时间来测量超声波发射器与接收器间的距离。

在手术器械上放置N (至少大于3) 个发射器, 即可计算出手术器械的位置和姿态。

该系统的绝对精度一般为5mm。

超声波定位的主要问题在于温度对超声波的影响、空气位移、空气非均匀性以及发射器的大尺寸等。

(3) 电磁定位在电磁定位系统中, 每个电磁产生线圈定义一个空间方向, 3 个线圈确定三个空间方向, 然后再根据已知的相对位置关系就可以对目标的空间位置进行定位。

电磁定位系统的精度为2mm。

电磁定位的精度较高, 又属于非接触式定位。

但系统磁场对工作空间中的任何金属物体的引入都很敏感。

(4) 光学定位光学定位是目前手术导航系统中的主流定位方法。

以CCD 摄像机作为传感器,测量目标为安装在手术器械上的几个红外发光二极管, 通过红外发光二极管的空间位置, 计算出手术器械的位置和姿态。

根据所用摄像机的不同, 光学定位可分为线阵CCD和面阵CCD两种。

面阵CCD 测量系统由两个面阵CCD 摄像机组成, 采用标准镜头, 在图像中的每个光点定义了空间的一个投影线, 采用空间两个摄像机可计算其对应投影线的交点, 获得点的三维坐标。

线阵CCD 测量系统采用柱面镜头, 利用3 个相对位置固定的线阵CCD 构成, 被测点与镜头的节点轴确定的平面与敏感元件垂直相交处为被测点所成的像, 通过 3 个确定的平面相交可以确定被测点的空间位置。

由于线阵CCD的分辨率可以做得很高(4096) , 其空间分辨率就很高, 典型的线阵CCD 导航系统精度在0. 5 mm 以内, 而面阵CCD 系统的典型精度为1mm。

光学定位系统的优点是精度高, 处理灵活方便,但易受术中手的遮挡、周围光线及金属物体镜面反射的影响。

3.2 虚拟现实技术虚拟现实,简称VR技术(英文名为Virtual Reality).这一名词是由美国VPL 公司创建人拉尼尔在20世纪80年代初提出的,我国著名科学家钱学森将它翻译为“灵境技术”它是将模拟环境、视景系统和仿真系统合三为一,并利用头盔显示器、图形眼镜、数据服、立体声耳机、数据手套及脚踏板等传感装置,把操作者与计算机生成的三维虚拟环境链接在一起。

操作者通过传感器与虚拟环境交互作用,可获得视觉、听觉、触觉等多种感知,并按照自己的意愿去改变的虚拟环境被称之虚拟现实。

二、研究的基本内容,拟解决的主要问题1、医疗穿刺机器人机械结构设计医疗穿刺机器人主要包括如下几部分:后端三维平动台,一锁三被动机械臂、前端RCM、进针机构。

相关文档
最新文档