基于非接触组织振动测量的骨外科手术机器人钻磨状态精准辨识

项目名称： 基于非接触组织振动测量的骨外科手术机器人钻磨状态精准辨识

项目编号： No.61403212

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 代煜

作者单位： 南开大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 骨外科手术机器人系统常用于完成骨组织的钻孔和磨削操作，为了防止高速旋转的钻头和磨头对正常组织的损伤，在手术过程中需要对骨组织及其周围软组织的状态进行辨识。本项目拟利用非接触激光位移传感器直接测量组织的振动实现对钻磨状态的精准辨识。主要研究内容拟分为以下三个方面：首先由激光位移传感器采集钻孔过程中的骨振动信号，利用小波包变换获得信号的能量谱，通过建立小波能量谱与穿透深度的映射关系模型实现骨组织穿透深度的实时估计。其次，由激光位移传感器分别采集磨削过程中被切削的骨骼和相邻的骨骼的振动信号，在尖脉冲噪声被检测和替换之后根据小波能量谱的变化来识别骨骼的边界。最后，由激光位移传感器采集磨削过程中的骨组织及其周围软组织的振动信号，从而能够通过比较小波能量谱的差异来达到识别组织类别的目的。本项目拟通过在猪脊柱上进行的手术验证提出的钻磨状态辨识方法的有效性。

中文关键词： 骨外科手术机器人；钻磨过程；振动测量；信号处理；

英文摘要： Robotic systems in orthopaedic surgery are widely used to perform bone drilling and milling operation. In order to prevent possible damages to the normal tissues caused by high-speed rotating drill and burr, identification methods are required to provide

英文关键词： orthopedic surgical robot；drilling and milling process；vibration measurement；signal processing；