机器人辅助柔性针穿刺路径的悬臂梁预测模型

来源 :清华大学学报(自然科学版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:kent10211021
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路径操控技术是机器人辅助柔性针穿刺的重要技术之一。软组织变形、多层软组织相对滑移和针挠曲是引起靶点位置移动,降低穿刺精度的3个主要原因。该文在研究针受力的基础上,利用柔性针挠曲规律提出了一种预测穿刺路径的悬臂梁模型,通过准静态过程将柔性针分为有限段并将每段都视为一个悬臂梁,从而建立起三维空间中针体路径预测算法。仿真实验表明,该模型能够实现柔性针路径预测功能,为机器人辅助柔性针穿刺路径规划和避障运动提供了理论基础。 Path manipulation technology is one of the most important techniques for robotic assisted needle puncture. Soft tissue deformation, relative sliding of multi-layer soft tissues and flexure of the needle are the three main reasons that cause the movement of the target position and reduce the puncture precision. In this paper, based on the study of pin force, a flexible cantilever beam bending law is proposed to predict the puncture path of cantilever beam model. By quasi-static process, the flexible needle is divided into finite sections and each section is regarded as a cantilever beam , So as to establish the needle path prediction algorithm in three-dimensional space. Simulation results show that this model can realize the function of flexible needle path prediction and provide a theoretical basis for robot assisted needle penetration path planning and obstacle avoidance.
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