国家自然科学基金(50675008)
- 作品数：11 被引量：23H指数：4
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- 相关机构：北京航空航天大学北京市眼科研究所首都医科大学更多>>
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- 相关领域：自动化与计算机技术医药卫生理学一般工业技术更多>>
- 基于拓扑模型的打结操作规划
- 2010年
- 通过分析线结的形成过程,提出了一种针对机器人进行缝线打结的操作规划方法。首先,建立缝线的拓扑学模型,将线结的状态描述为一系列交叉点的有序排列,然后,定义四种基本操作模式以及操作器对缝线的抓持点及移动方向,从而通过实现四种基本操作模式来得到缝线从最初状态到目标线结所有可能的转换序列,进而,以抓持点数目最小、状态转换路径最短及抓持点变化次数最少为原则,从初始状态到目标状态的所有操作序列中选择最优的操作方法。以一个外科手术单结的操作规划为例,说明这种规划方法的可行性。
- 王哲杨洋康天瑞
- 关键词：拓扑模型规划方法
- 缝针刺入角膜的力学建模与仿真被引量：4
- 2008年
- 利用微力材料试验机以不同的刺入速度,对缝针刺入角膜组织产生的微小力进行一系列的力学测量试验.在此基础上,以超弹性和粘弹性理论为基础构建了角膜组织的材料本构模型.考虑眼外肌和眼压的作用,根据自下而上的建模方式建立角膜的几何模型.基于接触问题中的粘—滑理论,使用点—面和面—面接触的方式建立缝针刺入角膜的接触模型,并利用单元生死技术实现手术中缝针刺入角膜过程的有限元仿真.仿真的结果可为角膜移植机器人的精确控制提供重要的依据,并进一步保证机器人执行角膜移植手术的安全性和可靠性.
- 杨洋刘笑宇
- 关键词：角膜移植有限元建模单元生死
- 角膜移植中缝针刺入角膜的有限元仿真被引量：2
- 2008年
- 利用微力材料试验机进行新鲜猪眼球角膜组织的力学性能测试试验。试验选用医用眼科2号缝针(直径0.2 mm),以1mm/s的临床手术平均刺入速度,在正常眼压下刺入角膜组织,得到了缝针针尖在刺入过程中的位移一针轴力关系。在此基础上,采用线性三角形单元建立角膜的平面有限元分析模型,并根据缝针与角膜软组织接触表面间相互作用的粘—滑理论,建立缝针刺入角膜的有限元仿真算法。以试验测得的针尖位移和针轴力的关系为边界条件,在Matlab环境下利用迭代算法对所建立的有限元方程进行求解,实现了缝针刺入角膜过程的实时仿真,同时得到缝针刺入角膜过程中节点的位移图和位移—针轴力的关系曲线,为角膜移植手术机器人的设计和缝合作业的任务规划提供了重要的依据。
- 杨洋刘笑宇符浩
- 关键词：有限元仿真角膜移植
- 微尺度缝针自动夹持器的设计被引量：1
- 2012年
- 根据角膜缝合手术的特点,并结合微尺度缝针自动夹持器的技术要求,文中对一种自动夹持器的结构进行了设计。通过赫兹理论讨论了两圆柱体间的接触问题,并利用有限元分析方法对夹持器模型进行了分析,取得了缝针在不发生塑性变形条件下,夹持器直线运动关节的极限位移,为夹持器的控制提供了依据。最后进行了夹持器夹持缝针的试验,试验结果验证了这种夹持器的可行性和实用性。
- 李建平杨洋徐存良
- 关键词：持针器有限元分析
- 角膜缝合操作建模及有限元仿真规划
- 2009年
- 角膜缝合操作是角膜移植成功的关键。首先,通过分析角膜的缝合操作过程,建立了角膜移植缝合过程的几何模型。在不考虑角膜组织黏弹性的条件下,进行了单个缝合过程的路径规划。在此基础上,考虑角膜组织缝合过程中的弹性,利用有限元分析软件ANSYS对角膜缝合过程进行了模拟,规划了缝针在角膜组织变形条件下的工作路径,并计算出缝针在缝合过程中的位置与姿态变化曲线。实验结果可用于指导角膜缝合机器人完成缝合操作任务。
- 徐存良杨洋王璐王哲
- 关键词：角膜有限元模型
- 显微外科打结机器人的机构设计与运动仿真被引量：5
- 2008年
- 本文在研究显微外科医生打结作业的基础上,根据打结作业的动作要求,设计了可用于角膜移植手术的打结机器人机构型式。在此基础上,对打结机器人机构进行了运动学分析。然后,将打结任务规划为机器人的关节顺序动作,通过为机器人各关节添加所需要的驱动函数,在COSMOSMotion环境下建立了机器人的虚拟样机。运动仿真的结果验证了打结机器人机构设计的合理性。
- 魏民杨洋李成祥
- 关键词：显微外科运动学虚拟样机
- 角膜移植手术中打结作业的力学建模与分析
- 2007年
- 根据拍摄的外科医生临床手术缝合影像,将手术打结动作分解为4个基本步骤。以此为依据,建立了结点形成的力学模型并将其简化为对称张紧的受力形式。根据临界滑动条件,缝线间摩擦力和点接触形式作用的张力,建立了结点运动的力平衡方程并求解出合理的拉力角度范围。在此基础上,进一步推导出了缝线末端的运动轨迹方程,并对其进行分析和仿真。通过对比不同拉力条件下的仿真结果,规划出角膜移植手术机器人打结机构末端的最佳运动路径。
- 刘笑宇杨洋李成祥
- 关键词：角膜移植手术
- 显微外科打结作业的运动捕捉被引量：1
- 2008年
- 利用双目立体视觉技术对外科专家的缝合打结动作进行运动捕捉,提取打结作业中的关键点,获取了打结操作中的运动轨迹,进一步对轨迹进行拟合和光滑,获得了外科医生打结作业的轨迹和工作空间,为机器人打结机构的设计和虚拟手术训练系统的构建奠定了基础。
- 魏民杨洋邓世靖孙旭光
- 关键词：显微外科
- 缝针刺入角膜组织的力学模型被引量：9
- 2009年
- 首先通过分析缝针刺入角膜组织过程中的力学行为,将缝针与角膜组织之间的相互作用力分解为表面接触力、摩擦力和切割力。根据修正的Karnopp摩擦模型,进行了正弦加载的摩擦力提取实验。根据摩擦力-时间变化曲线,得到了针刺角膜的摩擦力模型。其次,基于针刺角膜过程中表面接触力的实验结果,通过二次曲线拟合方法建立了表面接触力模型。最后,根据针刺角膜的力-位移关系和摩擦力模型,得到了对应的切割力模型。此研究为手术机器人进行角膜缝合精细作业提供了依据。
- 轩新想杨洋王哲邓世靖刘笑宇
- 基于形状记忆合金的角膜缝合钉的设计被引量：4
- 2010年
- 根据角膜移植手术缝合的技术要求,设计一种应用于角膜移植手术的基于形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)的缝合钉。分析SMA的特性,并通过试验验证其与角膜生物组织的相容性。根据角膜的尺寸和参数对缝合钉的尺寸和形状进行设计,利用有限元软件ANSYS建立角膜和缝合钉相互作用的有限元模型,并对设计尺寸进行优化。为角膜移植手术提供一种新思路和新方法,很大程度上简化缝合过程,避免缝线打结和术后拆线的操作,对于发展新型医疗技术有重要意义。
- 王璐杨洋孙繁新王哲邓世靖
- 关键词：角膜形状记忆合金有限元仿真
