控制理论与应用
控製理論與應用
공제이론여응용
CONTROL THEORY & APPLICATIONS
2014年
10期
1423-1430
,共8页
霍本岩%赵新刚%韩建达%徐卫良
霍本巖%趙新剛%韓建達%徐衛良
곽본암%조신강%한건체%서위량
非线性系统%柔性针%穿刺术%无色卡尔曼滤波
非線性繫統%柔性針%穿刺術%無色卡爾曼濾波
비선성계통%유성침%천자술%무색잡이만려파
nonlinear system%flexible needle%puncture%unscented Kalman filter
穿刺术具有创口小、恢复快的优势,是一种广泛使用的微创手术.柔性针穿刺是对传统穿刺术的改进.本文首先分析柔性针运动学模型,使用无色卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)对穿刺过程中柔性针针尖位置和姿态进行估计.然后根据柔性针的运动学特点提出一种基于柔性针可达范围的控制方法,分析控制系数对穿刺轨迹的影响,并通过仿真和明胶穿刺实验验证该控制方法的效果.在穿刺深度为100 mm的情况下,本文提出的控制方法能够将穿刺误差保持在0.5 mm以下.仿真实验也表明当模型参数与实际值的误差在一定范围内时,该控制方法仍能够实现高精度的穿刺.
穿刺術具有創口小、恢複快的優勢,是一種廣汎使用的微創手術.柔性針穿刺是對傳統穿刺術的改進.本文首先分析柔性針運動學模型,使用無色卡爾曼濾波(unscented Kalman filter,UKF)對穿刺過程中柔性針針尖位置和姿態進行估計.然後根據柔性針的運動學特點提齣一種基于柔性針可達範圍的控製方法,分析控製繫數對穿刺軌跡的影響,併通過倣真和明膠穿刺實驗驗證該控製方法的效果.在穿刺深度為100 mm的情況下,本文提齣的控製方法能夠將穿刺誤差保持在0.5 mm以下.倣真實驗也錶明噹模型參數與實際值的誤差在一定範圍內時,該控製方法仍能夠實現高精度的穿刺.
천자술구유창구소、회복쾌적우세,시일충엄범사용적미창수술.유성침천자시대전통천자술적개진.본문수선분석유성침운동학모형,사용무색잡이만려파(unscented Kalman filter,UKF)대천자과정중유성침침첨위치화자태진행고계.연후근거유성침적운동학특점제출일충기우유성침가체범위적공제방법,분석공제계수대천자궤적적영향,병통과방진화명효천자실험험증해공제방법적효과.재천자심도위100 mm적정황하,본문제출적공제방법능구장천자오차보지재0.5 mm이하.방진실험야표명당모형삼수여실제치적오차재일정범위내시,해공제방법잉능구실현고정도적천자.
