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

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。

高校机器人教学改革新思路之探索

结合机器人教学在国内外的开展情况,分析机器人教学的思路、方法。通过分析和探索,提出以"交叉教学,自主发挥,注重实践,开拓视野"为指导思想的教学新思路。实际教学成果表明,改革后的机器人教学思路和方法能有效引起学生的学习兴趣,提高学生的实践动手能力。

前列腺癌粒子植入机器人运动学建模和仿真

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。

基于AVR单片机的机器人控制器设计

使用AVR系列的高档八位单片机作为主控芯片控制多路舵机,并用USB接口作为机器人控制器和上位机通讯的接口,从而设计出一款通用的机器人控制器。控制器下位机软件程序引入了分时操作系统的思想,并利用AVR单片机内部16位定时器及i/o端口产生多路PWM输出。本设计尤其适用于教学机器人和娱乐机器人控制系统中。并已经成功应用于类人教学机器人系统和中国象棋机器人系统当中。

基于差异图融合和FLICM聚类的SAR图像变化检测

针对传统SAR图像变化检测算法易受噪声影响、检测精度低等问题,提出了一种基于差异图融合和FLICM聚类的SAR图像变化检测算法。该算法以对数比和滤波比法生成两幅不同表征的差异图像,并设计融合算子对两差异图的特征信息进行综合,获取高可分性的融合差异图;之后采用局部信息模糊C均值聚类对融合差异图进行处理,分离出其中的变化区域和非变化区域。实验选用漏检数、误检数、正确率、Kappa系数作为评价指标,对算法进行了定性和定量的实验分析。分析结果表明,所提出的算法具有更好的相干斑噪声抑制能力,可有效、准确地检测出变化区域,提高了变化检测的精度。