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基于系统阻力变化的手术微器械夹持力检测

机器人 2018年第3期40卷 368-376页

作者：于凌涛王文杰哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对手术机器人微器械的力检测问题,搭建了3自由度微器械的等效实验平台.基于柔索驱动微器械关节完整的动力学模型设计了驱动关节综合阻力模型,并根据实验结果进行了BP(反向传播)神经网络模型的数据拟合,给出综合阻力神经网络模型.最后... 详细信息

针对手术机器人微器械的力检测问题,搭建了3自由度微器械的等效实验平台.基于柔索驱动微器械关节完整的动力学模型设计了驱动关节综合阻力模型,并根据实验结果进行了BP(反向传播)神经网络模型的数据拟合,给出综合阻力神经网络模型.最后根据驱动单元综合阻力的变化提出了一种夹持力估计策略,并通过连续加载和阶梯加载实验验证了夹持力检测方法的性能.实验结果显示,夹持力检测的最大绝对误差可以达到0.24N,在稳定阶段夹持力检测的精度可以达到90%左右.该方法可以成为实现手术机器人微器械力反馈的基础.

关键词：力检测柔索驱动微器械夹持力手术机器人

基于动态视觉引导的外科手术机器人器械臂运动方法

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机器人 2013年第2期35卷 162-170页

作者：于凌涛王正雨于鹏王涛宋华建哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为使医生能够根据手术机器人提供的腹腔镜视觉环境,进行符合视觉习惯的手术操作,通过深入研究微创腹腔手术机器人系统的持镜臂和器械臂运动学模型,以器械臂相对于持镜臂视觉坐标系的运动学反解为基础,建立一种基于3D动态视觉窗口引导的... 详细信息

为使医生能够根据手术机器人提供的腹腔镜视觉环境,进行符合视觉习惯的手术操作,通过深入研究微创腹腔手术机器人系统的持镜臂和器械臂运动学模型,以器械臂相对于持镜臂视觉坐标系的运动学反解为基础,建立一种基于3D动态视觉窗口引导的器械臂运动算法.最后使用Matlab软件Simulink和SimMechanics工具箱分别进行基于理论算法和机构模型的仿真实验,仿真结果显示运动算法的理论变化量和实际变化量均相等.通过多组数据说明了器械臂运动方法的正确性和可行性.

关键词：外科手术机器人运动方法动态视觉引导仿真分析

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基于移动顶点的肝脏模型渐进切割算法

哈尔滨工程大学学报 2021年第3期42卷 413-419页

作者：张峰峰黄轲于凌涛詹蔚苏州大学机电工程学院江苏苏州215006 苏州大学苏州纳米科技协同创新中心江苏苏州215123 哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 苏州大学附属第一医院江苏苏州215000

针对肝脏三维模型切割算法计算量大、实时性差,并且切割操作容易生成小三角形和狭长三角形等退化三角形等问题,本文提出了一种将四面体切割中的移动顶点法应用于渐进式面模型切割的方法。使用本文提出的光线投射法进行碰撞检测获取切割... 详细信息

针对肝脏三维模型切割算法计算量大、实时性差,并且切割操作容易生成小三角形和狭长三角形等退化三角形等问题,本文提出了一种将四面体切割中的移动顶点法应用于渐进式面模型切割的方法。使用本文提出的光线投射法进行碰撞检测获取切割点,筛选出满足条件的最近点将其移动到切割点;同时根据空圆特性对最近点附近的三角面片进行优化,消除了退化三角形;对切割过程中切割面的构造进行了研究,能够实时生成与实际切割深度相同的切割面。实验过程中刷新率保持在119±2 Hz,表明本文提出的逐步重建的算法具有良好的实时性和稳定性,能够很好地消除退化三角形,使得切割仿真的切面真实性大大提高。

关键词：面模型移动顶点法模型切割退化三角形 Delaunay 切割面碰撞检测网格重构

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手术机器人的运动学标定方法与实验

哈尔滨工程大学学报 2020年第7期41卷 1080-1086页

作者：于凌涛于晓砚汤泽旭王岚哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了提高手术机器人的定位精度,本文提出一种基于三维位置检测装置的运动学参数标定方法。设计一种基于拉线传感器的位置检测装置,并采用空间解析几何法建立装置数学模型;通过搭建精度测量实验平台,辨识装置结构参数误差;根据手术机器... 详细信息

为了提高手术机器人的定位精度,本文提出一种基于三维位置检测装置的运动学参数标定方法。设计一种基于拉线传感器的位置检测装置,并采用空间解析几何法建立装置数学模型;通过搭建精度测量实验平台,辨识装置结构参数误差;根据手术机器人的运动学模型,建立绝对误差模型和距离误差模型,并选择距离误差模型求解运动学参数误差。设计了3自由度微创腹腔手术机器人的运动学参数标定实验,对于20组不同的运动距离,标定前的平均相对误差为5.1579%,标定后降低至1.4196%,手术机器人的定位精度提高了72%,实验结果验证了该方法及检测装置的有效性。

关键词：手术机器人拉线传感器位置检测自标定参数标定绝对误差距离精度

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软组织非受限压缩实验附加力消除方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第3期47卷 82-87页

作者：于凌涛李艳辉崔健炜杨景哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对非受限压缩试验中软组织样本附加力对样本高度以及力学响应存在影响的问题,提出了一种能够消除样本附加力的修正方法,使得到的本构模型参数更加接近于真实.首先对软组织本构模型提出了修正,包括用以消除附加力对几何参数影响的几何... 详细信息

针对非受限压缩试验中软组织样本附加力对样本高度以及力学响应存在影响的问题,提出了一种能够消除样本附加力的修正方法,使得到的本构模型参数更加接近于真实.首先对软组织本构模型提出了修正,包括用以消除附加力对几何参数影响的几何修正项和用以消除样本自身重力对力学响应影响的应力修正项.然后通过对肝脏样本进行压缩松弛实验,依次施加不同载荷并测量给定载荷条件下的样本高度,利用二阶的Prony级数拟合得到松弛阶段的稳定值作为样本的准静态响应.基于获得的软组织样本的准静态力学响应,利用修正后本构模型与无修正本构模型拟合得到模型参数,对比修正前后模型的拟合误差来验证方法的有效性.结果显示:修正后的模型具有更小的拟合误差,尤其在小应变区域误差要明显小于无修正模型,表明所提修正方法能够在一定程度上消除附加力的影响.

关键词：软组织附加力准静态响应本构模型消除方法

6-DOF并联机器人新型力感觉系统静力学分析

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哈尔滨工业大学学报 2004年第8期36卷 1030-1033页

作者：孙立宁于凌涛杜志江祝宇虹哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001

通过在6-DOF(6自由度)并联机器人各个杆件上集成拉、压力传感器,组成了新型力感觉系统.建立了6个传感器受力与动平台所受合外力、合外力矩的矩阵关系,从而只需检测6个1维传感器的受力就可以确定并联机器人动平台的受力情况.在考虑杆件... 详细信息

通过在6-DOF(6自由度)并联机器人各个杆件上集成拉、压力传感器,组成了新型力感觉系统.建立了6个传感器受力与动平台所受合外力、合外力矩的矩阵关系,从而只需检测6个1维传感器的受力就可以确定并联机器人动平台的受力情况.在考虑杆件自身重力的情况下,着重对该力感觉系统进行静力学分析,并以6-PTRT并联机器人为例,在该机器人上集成力感觉系统.实验结果表明该方法可行.

关键词： 6自由度并联机器人力感觉系统静力学轴向力径向力

青岛地域文化符号在媒体立面设计中的应用研究

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青岛地域文化符号在媒体立面设计中的应用研究

作者：于凌涛青岛理工大学

学位级别：硕士

自古以来,我国就有在佳节喜庆之日张灯结彩、观灯赏景的习俗,以表达国泰民安的喜悦之情,是人们对精神文化生活更高要求的展示。如今,随着社会的进步和发展,城市夜景亮化工程已成为一项民心及民生工程,成为改善和美化城市环境的重要措施... 详细信息

自古以来,我国就有在佳节喜庆之日张灯结彩、观灯赏景的习俗,以表达国泰民安的喜悦之情,是人们对精神文化生活更高要求的展示。如今,随着社会的进步和发展,城市夜景亮化工程已成为一项民心及民生工程,成为改善和美化城市环境的重要措施,更是展示城市鲜明文化特色、塑造城市风貌的新名片。随着数字化、智能化时代的到来,媒体艺术与建筑的有机结合形成了一种新的视觉信息传达系统:媒体立面,为传统的城市夜景亮化增添了新的亮化方式,使建筑的城市信息传播功能得到了有效提升,并自杭州G20峰会后得到迅猛发展,随之带来了光污染、千城一面、缺乏文化特色等问题,如何针对媒体立面进行创新性设计、如何去同质化、如何提升媒体立面的城市特色文化表现,成为急需解决的难题。本文以符号学为支撑,对地域文化符号与媒体立面相关文献进行研究,并梳理两者的相关性;通过对国内外案例进行对比分析,发现国内媒体立面设计相较国外的短板与不足,并根据罗兰·巴特“意指分析”法,有针对性地对青岛媒体立面设计现状进行实地调研,从视觉表现与文化内涵表达两个方面总结存在的具体问题,结合问卷了解受众对媒体立面创新性设计的相关诉求,依据符号学与形态构成学相关理论,着重研究青岛地域文化符号在媒体立面设计中的视觉表达,提出青岛地域文化符号视觉转化、应用于媒体立面设计的具体方法,以达到去同质化与提升文化表现力目的;并通过具体设计实践项目,对青岛地域文化符号在媒体立面设计中的应用过程进行展示,为青岛媒体立面创新性设计、展现鲜明的地域文化特色提供一定的借鉴,从而塑造青岛城市新风貌,促进青岛夜经济发展。

关键词：地域文化符号媒体立面视觉转化文化内涵

同方学位论文库评论

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用于腹部CT肝脏分割的边界监督模型

华中科技大学学报（自然科学版） 2020年第9期48卷 76-81,88页

作者：于凌涛王鹏程张莹夏永强哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨医科大学附属第二医院血液内科黑龙江哈尔滨150081

针对肝脏分割影像中模糊的肝脏边界,提出了一种新颖的用于腹部CT肝脏分割的边界监督模型.该模型包括肝脏区域分割模块和边界分割模块,其中边界分割模块使用肝脏边界进行监督训练,输出精准的肝脏边界.模型将肝脏区域分割输出与边界分割... 详细信息

针对肝脏分割影像中模糊的肝脏边界,提出了一种新颖的用于腹部CT肝脏分割的边界监督模型.该模型包括肝脏区域分割模块和边界分割模块,其中边界分割模块使用肝脏边界进行监督训练,输出精准的肝脏边界.模型将肝脏区域分割输出与边界分割输出融合在一起,得到最终的肝脏分割预测.肝脏区域分割模块与边界分割模块分别设置了相应的损失函数进行监督训练.模型使用腹部器官分割挑战提供的数据集进行了消融实验并与先进模型进行了评估.结果证明该方法的有效性和优异性,提出的边界分割模块有助于保留肝脏的边缘信息,提高了肝脏分割的性能.

关键词：医学图像分析腹部肝脏器官分割肝脏分割深度学习边界监督融合损失函数

基于关节转角估计器的绳驱动手术微器械位置全闭环控制

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机器人 2018年第2期40卷 231-239页

作者：王文杰于凌涛杨景闫昱晟哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

手术机器人微器械末端空间狭小,无法安装角度检测传感器,不能进行位置全闭环控制.针对这个问题,提出了一种基于关节转角估计器的闭环控制方法.首先设计了4自由度微器械驱动方案,搭建了手术机器人微器械单关节原理样机实验系统,并基于绳... 详细信息

手术机器人微器械末端空间狭小,无法安装角度检测传感器,不能进行位置全闭环控制.针对这个问题,提出了一种基于关节转角估计器的闭环控制方法.首先设计了4自由度微器械驱动方案,搭建了手术机器人微器械单关节原理样机实验系统,并基于绳驱动系统的动力学分析设计了关节转角估计器.利用动力学参数辨识的方法给出了关节转角估计器的参数,并通过实验数据分析给出了转角估计器的简化和修正模型.实验结果说明关节转角估计器的输出精度可以达到0.38?.最后以转角估计器的输出值作为反馈信号对微器械关节转角进行了闭环控制实验.结果表明,当系统自由运动时微器械关节转角的最大跟随误差为0.734?;当微器械末端加载1.5 N的外力时,关节转角估计器的精度是0.59?,最大跟随误差是1.112?.这些说明本文提出的关节转角闭环控制方法具有比较高的控制精度.

关键词：关节转角估计器绳驱动微器械位置控制动力学