基于医生心理模型的骨科机器人直觉化交互机制与方法研究

项目名称： 基于医生心理模型的骨科机器人直觉化交互机制与方法研究

项目编号： No.61375090

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 匡绍龙

作者单位： 苏州大学

项目金额： 82万元

中文摘要： 针对当前外科机器人直觉化交互研究中医生意图的表达及直觉化交互能力的实现问题，从医生的心理模型分析出发，揭示骨科机器人手术过程中的直觉化交互机制。并发掘该机制中关键交互特征参数的变化及规律：通过视频录像、运动捕捉、引导力检测等手段记录医生作业的运动过程和医生施加的引导力变化过程，结合工作分析技术，揭示医生技能作业的运动特征和引导力特征规律；通过对医生作业过程中的握力特征进行检测和分析，揭示握力触觉变化规律。进而将这些特征参数规律应用于基于导纳控制的直觉化交互方法实现中：拟合出基于最小二乘方法的导纳增益参数表达形式；提出了基于握力梯度的禁止区域虚拟夹具边界划分方法和基于运动轨迹数据包络面的引导区域虚拟夹具边界划分方法，以此优化了虚拟夹具参数表达；最后进行直觉化交互能力的实验验证。为解决直觉化人-机器人交互提供理论指导，为未来骨科机器人面向临床提供关键技术支撑，因而具备理论的和工程的研究意义。

中文关键词： 骨科机器人；直觉化人-机器人交互；可变导纳控制；模糊参考学习控制；虚拟夹具

英文摘要： Intuitive interaction is the goal of all surgical robot to be achieved. However, the surgeon's intention expressions and the complete capability of the intuition are not solved. In this study, we will firstly try to find out the mechanisms of intuitive in

英文关键词： Orthopaedic Surgery；Intuitive Physical Human-Robot；variable admittance control；Fuzzy Model Reference Learning Control；virtual fixture