检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张颖吉林大学

学位级别：硕士

近年来,在科技蓬勃发展的同时,不规律的生活习惯使越来越多的人们被心脑血管疾病所困扰。由于传统的手术治疗具有辐射伤害大、术后创口大且恢复缓慢的缺点,而微创手术独有的特点使其可以克服传统手术治疗的不足,从而成为了医学界关注的... 详细信息

近年来,在科技蓬勃发展的同时,不规律的生活习惯使越来越多的人们被心脑血管疾病所困扰。由于传统的手术治疗具有辐射伤害大、术后创口大且恢复缓慢的缺点,而微创手术独有的特点使其可以克服传统手术治疗的不足,从而成为了医学界关注的热点。将微创手术与机器人技术结合起来已经是医学界的主流发展趋势,有着广阔的发展前景。血管机器人是针对心脑血管疾病问题尝试的一种新方法,在血管机器人的辅助下可以大量减少传统手术带来的伤害,因而对血管机器人的研究逐渐演变为医学界的重要研究方向。本文选取血管机器人为研究对象,该机器人具有螺旋尾部结构,具有较好的动力性能。为了精确描述血管机器人平移,旋转,俯仰等多种运动模式,建立了血管机器人运动学及动力学模型,设计视重补偿器来抵消视重力的下沉偏移作用,设计滑模控制器及自适应滑模控制器,证明控制器的稳定性并进行仿真验证。首先,考虑到血管机器人的姿态轨迹耦合影响,利用对偶四元数理论对血管机器人的姿态运动与轨迹运动同时进行描述,建立了血管机器人姿态轨迹一体化的运动学和动力学模型。相较于其他的运动描述方法,用对偶四元数对血管机器人进行建模描述形式更为精炼,降低了数据运算难度。其次,针对在视重力的作用下血管机器人运动轨迹出现下沉偏移现象的问题,设计视重补偿器,通过使血管机器人的姿态向上倾斜一定角度,来抵消视重力的下沉影响,提高血管机器人精密控制的精确性、可靠性和安全性。设计滑模变结构控制器同时控制血管机器人的运动姿态与轨迹,利用Lyapunov稳定性理论证明滑模控制器的稳定性,并分别设计直线形与曲线形血管轨迹来仿真验证控制器的有效性。最后,由于血管机器人在实际操作中处于具有时变特性的脉动流体环境中,人体血液中各项参数存在差异性,导致血管机器人的模型参数具有无法估计的多变性及不确定性,同时为了抑制滑模变结构控制的抖动现象,设计自适应滑模控制器,利用Lyapunov稳定性相关理论证明自适应滑模控制器的稳定性,分别用直线形与曲线形血管轨迹进行仿真验证。

关键词：血管机器人对偶四元数姿态轨迹跟踪滑模控制自适应滑模控制

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一种新型血管机器人的研究

引用

中国机械工程 2011年第17期22卷 2113-2117页

作者：唐勇梁亮陈柏朱宗铭长沙学院长沙410003 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京210016

提出了一种新型血管螺旋式微型机器人。该机器人利用其机体的内外螺旋槽,通过在液体环境中高速旋转实现悬浮式运行。在模拟人体主动脉的脉动流场下,数值计算了螺旋机器人以20mm/s速度运行时的机器人轴向驱动力和血管壁所受压力,并分析... 详细信息

提出了一种新型血管螺旋式微型机器人。该机器人利用其机体的内外螺旋槽,通过在液体环境中高速旋转实现悬浮式运行。在模拟人体主动脉的脉动流场下,数值计算了螺旋机器人以20mm/s速度运行时的机器人轴向驱动力和血管壁所受压力,并分析了血液参数对机器人轴向驱动力和血管壁所受压力的影响。结果表明:随着血液密度和黏度的增大,机器人轴向驱动力和血管壁所受最大压力都随之增大。实验验证了所提出的机器人可在脉动流环境中做顺向和逆向前进。

关键词：血管机器人脉动流螺旋内窥镜手术

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血管结构对血管机器人外流场的影响研究

引用

科学技术与工程 2014年第2期22卷 8-13页

作者：江帆黄春燕王一军胡一丹广州大学机械与电气工程学院广州510006

血管结构对血流流动参数产生影响,也会对介入的血管机器人外流场产生影响。将螺旋驱动的血管机器人介入到实际血管的血栓变窄位置的下游、分叉位置的上游、弯曲位置的下游,通过两相流场数值模拟分析,发现不同的血管结构对血管机器人外... 详细信息

血管结构对血流流动参数产生影响,也会对介入的血管机器人外流场产生影响。将螺旋驱动的血管机器人介入到实际血管的血栓变窄位置的下游、分叉位置的上游、弯曲位置的下游,通过两相流场数值模拟分析,发现不同的血管结构对血管机器人外流场影响不同。血流脉动速度上升时,血栓变窄位置流动会对血管机器人产生阻碍作用;分叉位置上游血流使血管机器人尾流低速区增大;弯曲位置下游血流使血管机器人近前部速度不均匀,尾部有较大区域的低速涡流区,会影响机器人运行;而且均是头部受到红细胞的剪切应力较大。血流脉动速度下降时,血栓变窄位置血流会对血管机器人产生助推作用;分叉位置上游血流会使血管机器人前端区域速度非均匀分布,会对血管机器人运行产生影响;弯曲位置下游血流使血管机器人头部低速区的范围较大,而尾部流速较高:除了分叉位置上游血流红细胞对血管机器人头部产生较大的剪切应力,其他两种结构下血流红细胞对机器人尾部剪切应力较大。

关键词：血管机器人血管结构外流场两相流数值模拟

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血管机器人研究现状与关键技术问题分析

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机械工程与技术 2018年第6期7卷 462-472页

作者：曾志坚邓亚博黄永聪熊娟胡中伟华侨大学机电及自动化学院福建厦门华侨大学校医院福建厦门华侨大学制造工程研究院福建厦门

近年来,血管机器人技术发展迅速,已被逐步用于疾病诊断、信息采集、血管疏通、药物投放等医疗领域,具有广阔的医学应用前景。本文根据血管机器人的不同驱动方式,对微纳米尺度和毫米尺度的血管机器人结构、驱动方式等进行了分析,综述了... 详细信息

近年来,血管机器人技术发展迅速,已被逐步用于疾病诊断、信息采集、血管疏通、药物投放等医疗领域,具有广阔的医学应用前景。本文根据血管机器人的不同驱动方式,对微纳米尺度和毫米尺度的血管机器人结构、驱动方式等进行了分析,综述了国内外血管机器人的不同驱动方式原理及研究现状,包括蠕动驱动,仿生游动,仿细菌鞭毛驱动,螺旋驱动等。探讨了目前血管机器人各类结构的特点,并分析了血管机器人发展的关键技术与发展前景。

关键词：血管机器人驱动方式纳米机器人 MEMS机器人

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介入诊疗螺旋血管机器人的数值研究

介入诊疗螺旋血管机器人的数值研究

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作者：黄春燕广州大学

学位级别：硕士

心脑血管疾病是一种严重影响人类健康的疾病，针对心脑血管疾病的治疗方法较多，定位精准、运行灵活的血管机器人自主式介入是治疗心血管疾病的一种重要手段。而血管机器人与人体环境的相互作用，会因其介入游动方式的不同，在人体内停... 详细信息

心脑血管疾病是一种严重影响人类健康的疾病，针对心脑血管疾病的治疗方法较多，定位精准、运行灵活的血管机器人自主式介入是治疗心血管疾病的一种重要手段。而血管机器人与人体环境的相互作用，会因其介入游动方式的不同，在人体内停留位置的不同，影响其在人体内的使用效果，所以开展血管机器人介入血管中对血流特征影响的研究非常重要，也是医工领域研究的热点和难点之一。在广州市属高校科研计划项目“血液多相流对喷流驱动血管机器人运动性能的影响机制”的支持下，本文基于流固耦合方法和血液两相流的研究成果，通过计算流体力学方法，对动边界条件下螺旋血管机器人介入血管后的血液动力学特征作深入地研究。具体而言，主要围绕三个方面开展研究：基于动态模拟方法对螺旋血管机器人进行数值模拟优化，以提高血管机器人在血管中游动的灵活性。数值结果表明：6线螺纹、螺升角为45°，β值为0.3的优化后模型其轴向推动力是优化前的4.69倍，而受到液体阻力矩仅是优化前的0.18倍。结合滑移网格方法与流固耦合方法，着重比较分析血管机器人介入弹性血管与刚性血管的动脉血液流场中血流动力学差距，为深入研究血管机器人以旋转运动的方式介入血液流场特征提供理论依据。数值结果表明：在一个心动周期中，弹性血管最大变形量为血管入口直径的2.4%，最大的血管壁剪切应力为7.95Pa；弹性血管壁模型的压力、速度变化范围比刚性壁模型的小，且速度流线较紊乱。血管机器人介入人本真实血管中，若将血液作为单相牛顿流体处理可能会使计算结果存在较大的误差；同时血管机器人的介入会与血液中体积较大的粒子发生碰撞，因此很有必要考虑大体积红细胞的存在对血流特性的影响，即是将血液视为血浆和红细胞固－液两相流。在这一假设的前提下，采用滑移网格、欧拉多相流数值方法，研究了血管机器人介入硬化、分叉、弯曲血管内固液两相流的流场特征，数值结果表明：介入三种不同血管中，血管机器人介入狭小的弯曲部位的血流特征最复杂，压力场和速度场均较其他两种情况的大；血管机器人的壁面剪切应力最大，但其红细胞的体积浓度为最小。研究中采用流固耦合分析技术和血液两相流手段对血管机器人介入血管内的血流动力学进行数值模拟，为未来血管机器人介入人体血管中对血液参数的检测和血管疾病的诊断治疗提供有价值的参考。

关键词：数值模拟血管机器人流固耦合两相流

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螺旋驱动血管机器人外结构参数优化

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宁夏大学学报（自然科学版） 2013年第4期34卷 327-331页

作者：江帆黄春燕杨鹏海龙云广州大学机械与电气工程学院广东广州510006

为了改善螺旋驱动血管机器人运动性能,对其外结构参数进行数值优化.对不同螺旋参数(螺旋线数、螺旋升角、螺宽与螺距之比)的血管机器人外流场进行数值模拟比较分析,得到优化后的外形参数分别为:螺旋线数6,外径8mm,轴向长度15mm,螺宽1.13... 详细信息

为了改善螺旋驱动血管机器人运动性能,对其外结构参数进行数值优化.对不同螺旋参数(螺旋线数、螺旋升角、螺宽与螺距之比)的血管机器人外流场进行数值模拟比较分析,得到优化后的外形参数分别为:螺旋线数6,外径8mm,轴向长度15mm,螺宽1.13mm,螺高0.8mm,螺升角45°.计算结果表明,优化后的血管机器人结构的轴向推动力增加了4.69倍,而液体阻力矩仅增加了0.18倍.

关键词：血管机器人螺旋驱动流动分析外结构参数优化数值模拟

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不同血管条件下的血管机器人外流场对比分析

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广州大学学报（自然科学版） 2013年第6期12卷 59-63页

作者：江帆黄春燕区嘉洁龙云广州大学机械与电气工程学院广东广州510006

采用流固耦合技术,对比弹性血管和刚性血管对血管机器人外流场参数,为血管机器人外结构参数设计提供参考.对比分析发现,刚性壁模型中的血液压力比弹性壁模型的变化幅度大,在刚性壁模型中,下游形成一个速度较高的回流区域;而弹性壁模型中... 详细信息

采用流固耦合技术,对比弹性血管和刚性血管对血管机器人外流场参数,为血管机器人外结构参数设计提供参考.对比分析发现,刚性壁模型中的血液压力比弹性壁模型的变化幅度大,在刚性壁模型中,下游形成一个速度较高的回流区域;而弹性壁模型中,下游分离成两速度较高区域.刚性壁模型对血液的扰动强度高一些,且幅度略大,而弹性壁模型的壁面剪切应力变化范围比刚性壁模型的略大.

关键词：血管机器人外流场弹性血管刚性血管流固耦合分析

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基于双向流固耦合的血管机器人外流场数值模拟

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宁夏大学学报（自然科学版） 2014年第1期35卷 39-42,47页

作者：江帆黄春燕区嘉洁龙云广州大学机械与电气工程学院广东广州510006

采用双向流固耦合的方法,对血管机器人的外流场进行数值模拟,为血管机器人外结构与运行参数设计提供参考.计算结果显示,伴随着血流脉动,血管的变形呈现周期性喇叭形扩大—向前传递—恢复原状,变形较大的区域主要集中在血管机器人迎流面... 详细信息

采用双向流固耦合的方法,对血管机器人的外流场进行数值模拟,为血管机器人外结构与运行参数设计提供参考.计算结果显示,伴随着血流脉动,血管的变形呈现周期性喇叭形扩大—向前传递—恢复原状,变形较大的区域主要集中在血管机器人迎流面,同时机身旋转的作用快速将血液输送至背流面,使背流面的变形比机身变形略大;进而给出了壁面剪切应力与血管变形间的关系式,揭示壁面剪切应力随血管变形而变化的规律.最后,分析了血管弹性对血管机器人推动性能的影响,结果表明,血管弹性对血管机器人推动性能影响不大.

关键词：双向流固耦合血管机器人外流场数值模拟

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血管机器人耦合建模及鲁棒自适应控制方法

血管机器人耦合建模及鲁棒自适应控制方法

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作者：周淼磊陈文雪张晨高巍于业伟王一帆聂琳琳 130012 吉林省长春市人民大街5988号

一种血管机器人耦合建模及鲁棒自适应控制方法，属于控制技术领域。本发明的目的是基于螺旋理论、对偶四元数建立血管机器人姿轨一体化运动学、动力学耦合模型，设计重力‑浮力补偿装置，并充分分析血液脉动流场效应的影响，最后设计具... 详细信息

标准号: CN113655712B

一种血管机器人耦合建模及鲁棒自适应控制方法，属于控制技术领域。本发明的目的是基于螺旋理论、对偶四元数建立血管机器人姿轨一体化运动学、动力学耦合模型，设计重力‑浮力补偿装置，并充分分析血液脉动流场效应的影响，最后设计具有一定控制精度鲁棒自适应控制方案的血管机器人耦合建模及鲁棒自适应控制方法。本发明建立血管机器人姿轨一体化运动学、动力学耦合模型；建立重力‑浮力补偿装置；结合血管壁运动对血液流速的影响最终对血管机器人所受阻力进行分析；设计鲁棒自适应控制器。本发明可在血液中不接触血管进行螺旋游动，从而实现血管机器人对血管组织无损伤的效果，对血管机器人在医疗领域的应用有着重要的意义。

关键词：血管机器人鲁棒自适应控制动力学耦合浮力补偿耦合运动学建模姿轨控制技术领域自适应控制器血液脉动流螺旋理论血管组织血液流速医疗领域一体化不接触场效应四元数无损伤血管壁对偶游动分析血管血液应用

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基于自主控制的血管机器人的控制系统及方法

基于自主控制的血管机器人的控制系统及方法

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作者：张忠安谷得安钟萍覃士忠 266000 山东省青岛市四流南路127号

一种基于自主控制的血管机器人的控制方法，其包括如下步骤：S1、获得CT扫描获得的原始血管图像信息，并将原始血管图像信息绘制成三维血管骨架网络图像；根据三维血管骨架网络图像生成机器人导航路径信息；S2、根据获取的血管内血液密... 详细信息

标准号: CN111658144B

一种基于自主控制的血管机器人的控制方法，其包括如下步骤：S1、获得CT扫描获得的原始血管图像信息，并将原始血管图像信息绘制成三维血管骨架网络图像；根据三维血管骨架网络图像生成机器人导航路径信息；S2、根据获取的血管内血液密度信息、血管机器人属性信息、导航路径信息生成血管机器人第一前进控制信息，通过第一前进控制信息控制血管机器人前进；S3、实时获取血管机器人传回的压力信息，判断压力信息是否超过第一报警阈值，在超过第一报警阈值时，对第一前进控制信息进行调整得到第二前进控制信息；S4、根据机器人导航路径信息判断血管机器人是否达到预设虚拟位置，在达到预设虚拟位置时，根据CT扫描结果对预设位置进行校验，在校验通过时，确定血管机器人达到预设位置。

关键词：血管机器人前进控制机器人导航路径信息图像信息网络图像虚拟位置血管骨架压力信息预设位置原始血管预设三维导航路径信息报警血管内血液密度信息实时获取属性信息信息控制自主控制校验阈值时绘制

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