基于CT图像引导的脊柱微创外科手术机器人辅助定位系统设计与实现

摘要

脊柱微创外科手术是治疗脊柱疾患的重要手段，但是高精度的手术定位技术始终是限制脊柱微创外科手术推广的瓶颈。机器人技术越来越多的应用到外科手术中，尤其是在辅助定位方面显示出巨大的优势。 南开大学机器人与信息自动化研究所设计了一套基于CT引导的脊柱微创外科手术机器人辅助定位系统。在CT图像引导下，利用机器人定位精确、抓持稳固的特点为医生搭建一个辅助手术操作平台，医生可以在这个平台的帮助下，对脊柱进行穿刺等手术。 本论文主要对脊柱微创外科手术机器人辅助定位系统的工作原理和设计方法进行论述，对其结构进行分析。 本论文首先对脊柱微创外科手术机器人运动学进行了分析，并且用D-H表示法建立了机器人运动学模型，从而建立机器人关节变量和机器人末端执行器位姿的关系。在机器人运动学分析的基础上，本文围绕着DSP芯片—TMS320LF2407A设计了机器人控制系统，可以完成机器人关节位置信号采集和人机交互操作。本文还对DICOM文件格式进行分析，为提取CT图像数据，进行图像处理作基础。

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第一章绪论

第二章脊柱微创外科手术机器人辅助定位系统总体设计

第三章脊柱微创外科手术机器人运动学分析

第四章脊柱微创外科手术机器人控制系统硬件设计

第五章脊柱微创外科手术机器人控制系统软件设计

第六章CT图像显示子系统的设计

第七章总结与展望

致谢

参考文献

个人简历

附录