【摘 要】
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随着内窥镜技术的不断发展,结肠镜已经广泛应用于临床结肠疾病的诊断。电子结肠镜的出现,使得医生操作结肠镜的方式由双人法转变为单人法,传统的结肠镜操作手柄已经不能满足
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随着内窥镜技术的不断发展,结肠镜已经广泛应用于临床结肠疾病的诊断。电子结肠镜的出现,使得医生操作结肠镜的方式由双人法转变为单人法,传统的结肠镜操作手柄已经不能满足单人单手操作的需要。为了解决这一问题,本文结合人体工程学原理和公理设计相关理论,首次提出了人机交互产品的再设计方法——时间域法,并利用该方法对结肠镜操作手柄进行再设计。经过再设计的手柄具有传统手柄的全部基本功能,且能够满足单手完成所有结肠镜检查操作需要,符合人手运动规律,降低了操作复杂度。本文首先从人体工程学角度出发,对人手的运动规律做了归纳和总结,分析了握持状态下人手手指的操作力；然后在机器人的范畴内,将结肠镜弯曲部视为一种蜿蜒型机器人并利用D-H算法对其运动学进行分析,得到手柄角度控制机构的驱动参数与弯曲部运动参数之间的关系。之后,在公理设计理论基础上提出一种新的再设计方法,对结肠镜操作手柄及其角度控制机构进行再设计。最后,基于人体测量学和人手握持状态下的运动规律,建立了具有单一手掌结构16自由度的人手三维模型,并在SolidWorks软件环境下将其和手柄模型进行虚拟交互,通过虚拟环境和原型样机两个方面的交互结果初步验证了新手柄的合理性。
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