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传统的内窥镜检查中，存在病人个体差异而引起的肠道缠绕现象，给内窥镜检查带来诸多不便。若能显示内窥镜在人体中的形状，将非常有助于医生的判断。863计划项目“介入式内窥诊疗机器人关键技术研究”是针对上述目的而提出的。本论文“基于单点光纤光栅传感头的内窥镜形状感知和重建系统”是这个研究项目的研究内容之一。本文研究的目的，在于通过对基于单点光纤光栅传感头的内窥镜形状感知和重建系统的研究，来实现内窥镜检查的自动化、智能化、可视化，提高内窥检查的安全性。
内窥镜形状感知和重建系统由传感杆、推进装置和显示部分等组成。传感柔性杆由两根各刻有一小段光栅的光纤成90°封装在细径记忆合金基材上而成，总长约为1000mm。推进装置将传感柔性杆沿内窥镜的工作钳道推进，在推进过程中光栅传感头在内窥镜的等距点上，逐点采集光栅的波长值。根据波长变化值推出各个离散点的空间曲率值，并运用一定的曲线拟合方法逐点地拟合出整个内窥镜的形状。本文主要讨论以下三个部分：传感网络子系统，推进传感杆机械子系统，系统控制子系统。
本文的第一章介绍了本课题的研究背景以及国内外内窥镜技术的研究进展。第二章介绍了组成传感网络的各个单元，包括光纤光栅解调仪的选择和传感杆的封装等。第三章对介入传感杆的机械装置进行设计并试验。机械装置采用摩擦轮传动，配以光电码盘检测推进距离。对此机构进行了推进距离验证，取得了良好的效果。第四章介绍控制系统的设计，包括电路板的设计和制作，以及上下位机通讯软件的编制等。第五章中介绍对系统的实验测试并给出了重建效果。对引起重建误差的多种主要因素比如封装误差引起的，机械结构推进距离精度引起的误差等作了详细地分析。最后一章是对全文的总结，根据所取得的主要进展，提出了对今后研究工作的设想。为了增加本文的可读性，附录中增加了空间曲线重建方法的介绍。