X射线摄影医疗系统的运动学计算

作     者：王丽萍 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：原所先

授予年度：2006年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 10[医学] 

主      题：C臂 可达流形 接触流形 C空间 

摘      要：机械臂的运动规划问题是机器人领域中的重要课题之一，属于路径规划问题的范畴。本文立足于关节水平，从研究C空间入手，介绍了C空间的概念及其建立方法，建立了刚体平面位移的虚空间表示方法。用可达流形反映机器人在工作空间中所有可达位置所对应的虚空间点集，用接触流形表示机器人进行平面运动并与障碍物接触时所对应的虚空间点集，则两个虚空间点集的交即为机器人对应的C空间障碍物的边界构形，从而以此建立了机器人C空间障碍物边界求取算法，解决了C臂与导管床的碰撞问题。 论文主要分两部分：第一部分是方法和理论，包括第二章、第三章、第四章。其中，第三章是重点;第二部分是实验仿真程序，包括第五章。第一章主要介绍了路径规划问题的一些基础知识与解决机器人运动规划问题的基本步骤，在列举这类问题常用算法时引入了C空间法，提出了本文的工作目标。第二章通过介绍刚体运动与克里福特代数引入虚空间的概念，基于可达流形和接触流形建立机器人C空间障碍物边界，提出机器人实时无碰撞运动规划算法。第三章主要是根据现有材料C臂与导管床示意图计算出运动学方程，包括正向运动学与反向运动学两部分，进行运动分析与运动综合。第四章利用C空间障碍物的建立方法，求出C臂的可达流形与C臂与导管床的接触流形，并得到机器人C空间障碍物的边界构形，建立机器人C空间障碍物边界求取算法。第五章利用上一章得到的C空间求取算法用MATLAB进行了算法理论的仿真实验。最后，对全文工作进行总结，并对将来工作进行展望。