颅颌面外科智能机器人力反馈控制模式的实验研究

摘要

目的：针对颅颌面外科的解剖结构复杂性和治疗目的特殊性，为提高颅颌面外科机器人在术中的可操作性和安全性，对颅颌面外科智能机器人建立力反馈控制模式，并通过实验验证该技术方法的可行性。
　　方法：
　　1.对颅颌面外科机器人整合力反馈系统，建颅颌面外科机器人力反馈控制模式的实验平台。
　　2.通过力-速度控制和虚拟约束控制调整和优化颅颌面外科机器人的控制系统，建立力反馈控制模式，并通过直线切割实验检测该技术方法控制颅颌面外科机器人时的执行精度和力反馈系统采集力学数据的功能。
　　3.颅颌面外科机器人在力反馈控制模式下进行力切割实验，分别采集力反馈控制切割和手持来复锯切割的切向阻力，利用SPSS13.0软件包对两组数据进行独立样本t检验，评价力反馈系统给外科医生提供的临场操作感。
　　结果：
　　1.顺利搭建了基于力反馈系统颅颌面外科机器人的实验平台。
　　2.建立了颅颌面外科机器人力反馈控制模式，在该控制模式下精确完成了对树脂材料的直线切割任务。切割过程中，力反馈系统能够实时地检测和采集手术区域的力学信息。
　　3.在力切割实验中，手动切割组采集了245个时间点的切向阻力数据，力反馈控制切割组采集了1202个时间点的切向阻力数据，独立样本t检验的结果是P>0.05，说明两组数据间不存在统计学差异。
　　结论：
　　1.对颅颌面外科智能机器人整合了力反馈系统，建立了颅颌面外科机器人力反馈控制模式的实验平台。
　　2.建立了颅颌面外科机器人力反馈控制模式，实现了外科医生对颅颌面外科机器人的控制。
　　3.通过实验验证了颅颌面外科智能机器人力反馈控制模式的可行性和有效性，初步说明了力传感器采集的力学数据可以通过力反馈器给外科医生提供与手动切割时相仿的临场操作感。

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英文缩略词表

绪论

第一部分 颅颌面外科智能机器人系统的建立

1.1颅颌面外科机器人

1.2光学导航系统

1.3力反馈系统

1.4网络通信

1.5颅颌面外科智能机器人的研究进度

1.6基于力反馈系统颅颌面外科机器人的实验平台建立

1.7小结

第二部分 颅颌面外科机器人力反馈控制模式的控制策略设计和实验验证

2.1材料与方法

2.2结果

2.3讨论

2.4结论

第三部分 颅颌面外科机器人力反馈控制模式下的力切割实验

3.1材料与方法

3.2结果

3.3讨论

3.4结论

全文总结

4.1研究结果

4.2研究展望

参考文献

附录综述:力触觉反馈系统在现代数字化外科的应用及研究进展

致谢

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