基于MRI的乳腺治疗机器人设计及仿真

【摘要】MRI图像导航手术机器人的应用是未来微创介入手术发展的重要方向，但是MRI具有空间小、磁场高的特点，严重限制了机器人技术在MRI环境下的应用，因此对MRI环境下的治疗机器人的研究具有十分重要的理论意义和应用价值。本课题结合MRI环境的特点，针对乳腺癌活检手术，对MRI环境兼容的机器人进行了研究。首先研究了MRI环境下的兼容性问题，兼容性问题包括：材料兼容性、结构兼容性、驱动兼容性和传感器兼容性。用不同的材料进行实验，并以实验结果为依据选择适合于制作机器人各部件的材料。其次，根据MRI环境下乳腺治疗手术的特点提出机器人设计的系统方案，并进行结构设计，利用Pro/E3.0建立了乳腺治疗机器人三维模型；第三，利用ANSYS/Workbench对机器人整体进行静力学分析，在静载荷的环境下对滑杆和扎针模块关键部件进行了变形分析；然后对机器人进行运动学分析，采用D-H法建立机器人坐标系，由机器人坐标变换矩阵，推算出机器人运动学的正解和逆解；利用MATLAB/SimMechanics绘制机器人的实际工作空间。最后利用ADAMS/View对乳腺治疗机器人虚拟样机进行运动仿真分析，采用直接导入法导入三维Pro/E模型。通过添加约束、驱动和接触，将乳腺组织刚性体转换为柔性体，仿真出末端执行器的加速度曲线，针与组织及移动板与组织的接触力曲线。本文通过建立乳腺治疗机器人虚拟样机模型以及对模型的分析，证明了机器人总体设计方案合理，为乳腺治疗机器人的进一步研究奠定了坚实的基础。
【作者】李玉琴；
【导师】张永德；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，机械电子工程，2012，硕士
【关键词】MRI；乳腺治疗机器人；结构设计；运动仿真；

【参考文献】
[1]毛赢.长沙外来务工家庭教育消费的影响因素研究[D].中南林业科技大学,企业管理,2014,硕士.
[2]张振东.基于PMAC的义齿加工数控系统的研究[D].东北大学,模式识别与智能系统,2010,硕士.
[3]谢瑜.宁波石化经济技术开发区的规划研究[D].浙江工业大学,2013.
[4]李军乔.高温环境对肉仔鸡血液生化指标、热应激蛋白（HSP72）转录及肉品质的影响[D].河北农业大学,动物营养与饲料科学,2004,硕士.
[5]唐理兵,倪志伟,李学俊,马猛.基于交叉覆盖设计算法的空间分类挖掘[J].微机发展,2005,04:43-45.
[6]高强.城市快速路交通流多源数据修正方法研究[D].北京交通大学,2014.
[7]王铖.TAPD敏捷研发平台缺陷管理子系统的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,软件工程,2013,硕士.
[8]孙洪波.组件式数据挖掘平台的设计与开发[D].浙江大学,2003.
[9]郑佑相.差异性培养法诱导骨髓间充质干细胞成类髓核细胞的比较[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[10]徐晓飞.ERP技术发展的现状、趋势及思考[J].中国制造业信息化,2003,03:19-29.
[11]武晶晶.实践转向，转向何方[D].首都师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[12]证券时报记者邓飞.大盘弱势寻底题材不甘寂寞[N].证券时报,2014-06-21A09.
[13]常贵才.基于车载视频的运动目标检测与跟踪算法的研究与实现[D].东北大学,计算数学,2010,硕士.
[14]郑泉水,王稳,杨佳瑞,刘泽,徐志平,刘哲.石墨的力学和摩擦特性研究进展[A].中国力学学会、西安交通大学.中国力学大会——2013论文摘要集[C].中国力学学会、西安交通大学:,2013:2.
[15]黄永东,李清忠.高炉料层形状仿真系统的开发及应用[J].冶金自动化,2014,04:52-56+67.
[16]周林.济南市农村乡镇卫生院传染病报告质量影响因素分析[D].山东大学,公共卫生（专业学位）,2013,硕士.
[17]辛琳琳.大重集团减速机厂信息中枢系统的研究与实现[D].大连理工大学,2005.
[18]衣萍.小学体验式习作教学策略研究[D].东北师范大学,教育,2012,硕士.
[19]方艳莹,徐海明,朱蓉,王鹏,何晓凤,DidierDelaunay,付斌,王黎.基于WRF和CFD软件结合的风能资源数值模拟试验研究[J].气象,2012,11:1378-1389.
[20]蔡其亨.云闪雷电脉冲信号的到达时间差估计与软件实现[D].华中科技大学,无线电物理,2013,硕士.
[21]张志云.分布式防火墙的策略分发与执行[D].大连理工大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[22]李星火.中学体育与健康课程中运用网络辅助教学的实践研究[D].宁波大学,现代教育技术（专业学位）,2014,硕士.
[23]李津.基于供应链管理的佛斯伯（天津）公司采购管理优化研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[24]肖国平.智能生物识别拖曳式水下显微镜软件设计[D].浙江大学,电子信息技术及仪器,2014,硕士.
[25]周晓军,奚立峰,李杰.Web驱动的电子化制造技术[J].高技术通讯,2003,09:53-58.
[26]杨坤.关于建构大学生体育生活方式的调查与研究[D].扬州大学,体育人文社会学,2012,硕士.
[27]田稷.基于OLAP的Web日志处理与读者行为分析[J].情报杂志,2002,07:42-44.
[28]周金业.认知心理学与阅读教学[D].江西师范大学,教育,2003,硕士.
[29]童朗.论英国保险法中投保人告知义务上的“重要事实”[D].对外经济贸易大学,法律,2004,硕士.
[30]姜文玲.基于设计事理学的APP交互设计[D].西南交通大学,工业设计,2014,硕士.
[31]李亚辉.偏心注水井监控系统的研究与设计[D].哈尔滨理工大学,电力电子与电力传动,2012,硕士.
[32]段聪文.二苯甲烷二异氰酸酯绿色合成工艺研究[D].哈尔滨理工大学,化学工艺,2012,硕士.
[33]孙亮.市级机关青年群体生存状态研究[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[34]周平兰.花粉管通道法转柱头外露棉DNA转化体的遗传特性和RAPD分析[D].湖南师范大学,植物学,2004,硕士.
[35]郑磊.怀山药速冻工艺及货架期预测的研究[D].河南农业大学,食品科学,2012,硕士.
[36]姚俊.基于DSP的条形码图像实时处理系统的研究[D].河海大学,机械电子工程,2004,硕士.
[37]陆绪常.立式弯水管锅炉的四项安全措施[J].劳动保护.1986(01)
[38]张亦龙.富水隧道地下水预测及力学特性分析[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[39]黄燕华.“985”高校与普通高校图书馆资源配置的差异分析[J].情报探索,2014,09:66-69+73.
[40]邵永星.基于热释电红外传感器的停车场智能灯控系统设计[D].河北科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[41]邓双龙.航站楼旅客流量异常预警研究[D].哈尔滨工业大学,交通运输工程,2013,硕士.
[42]亓媛媛.社会主义新农村建设背景下中国户籍制度改革探析[D].南京师范大学,中外政治制度,2012,硕士.
[43]李淑.基于变形控制的北京地铁车站深基坑设计方法研究[D].北京交通大学,2013.
[44]彭春雪.干旱胁迫下甜菜生理及蛋白质组差异分析[D].黑龙江大学,生态学,2013,硕士.
[45]徐辉,施志聪,邓远富,陈国华.长寿命锂硫电池核壳结构的石墨烯/硫正极材料[A].中国电子学会化学与物理电源技术分会、中国化学与物理电源行业协会、中国电工技术学会氢能发电装置专业委员会、中国电工技术学会电池专业委员会、化学与物理电源重点实验室.第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C].中国电子学会化学与物理电源技术分会、中国化学与物理电源行业协会、中国电工技术学会氢能发电装置专业委员会、中国电工技术学会电池专业委员会、化学与物理电源重点实验室:,2013:1.
[46]马涵一.贾平凹长篇小说序跋研究[D].渤海大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[47]刘颖超.“小三角”角度下看民间语文[D].南昌大学,汉语言文字学,2014,硕士.
[48]赵玮.海杂波背景下ANMF目标检测方法性能比较[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2012,硕士.
[49]雷俊杰.凋亡抑制基因Bcl-2和Bcl-x1在菌核病和黄萎病抗性中的研究[D].南京农业大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[50]陶安琪.不同时间洞察力个体的跨期选择偏好及神经机制研究[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.