[發明專利]一種圓形截面空心彈性柱體自由扭轉變形的模擬方法無效
| 申請號： | 201310241848.9 | 申請日： | 2013-06-18 |
| 公開（公告）號： | CN103345775A | 公開（公告）日： | 2013-10-09 |
| 發明（設計）人： | 張小瑞;鞠東平;孫偉 | 申請（專利權）人： | 南京信息工程大學 |
| 主分類號： | G06T19/00 | 分類號： | G06T19/00 |
| 代理公司： | 南京經緯專利商標代理有限公司 32200 | 代理人： | 朱小兵 |
| 地址： | 210019 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 圓形 截面 空心 彈性 柱體 自由 扭轉 變形 模擬 方法 | ||
技術領域
本發明屬于醫療技術領域，尤其涉及一種圓形截面空心彈性柱體自由扭轉變形的模擬方法。
背景技術
虛擬現實通過人的視覺、聽覺、力和觸覺等，使人處于一種與真實世界非常逼近的環境中，通過虛擬設備來感受、體驗和評價虛擬世界中的場景，力和觸覺在虛擬現實中有其突出的優越性，力和觸覺使得虛擬現實環境變得真實，是用戶唯一的既可以接受周圍環境輸入又可以對周圍環境輸出的感知通道，可極大增強可視化表達的效果。虛擬儀器設備智能化程度高，處理能力強，復用性強，系統費用低，可操作性強，使其在虛擬醫療、遠程醫療、虛擬手術等方面有著廣闊的前景。虛擬彈性柱體的力和觸覺感知模擬是虛擬力和觸覺再現技術中最為重要的環節。
當前，不少醫療診斷都不能完全保證其準確和安全性，通過彈性的虛擬力和觸覺感知設備進行人機交互，進行醫療模擬，尤其是對腸道，血管等一些柱狀型軟組織進行扭轉，切割等醫療操作，通過虛擬設備的信息反饋來獲得虛擬醫療操作的結果，可以幫助大幅度提高醫療手術的成功率。因此，彈性柱體的扭轉變形虛擬模擬技術的研究更加有重要意義。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種圓形截面空心彈性柱體自由扭轉變形的模擬方法。
為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：
一種圓形截面空心彈性柱體自由扭轉變形的模擬方法，包括如下步驟：
步驟1：建立空間直角坐標系，分割圓形截面空心彈性柱體側面；
將一圓形截面空心彈性柱體的上端設定為自由端，下端設定為固定端，以固定端圓形截面的圓心O為原點建立XYZ空間直角坐標系，其中，固定端所在的平面為XY平面；在圓形截面空心彈性柱體側面選取n條互相平行的棱線，且相鄰棱線之間的距離相等，取m個與XY平面平行的截面，截面包括上下端截面，且相鄰截面之間的垂直距離相等；
以截面與棱線的交點作為關鍵點，截面與所述空心彈性柱體表面的交線為截面線；以棱線為經線，以截面線為緯線，相鄰的經線、相鄰的緯線將圓形截面空心彈性柱體側面分割成塊狀區域；
步驟2：在圓形截面空心彈性柱體的上端自由端施加任意扭矩MT，采用等效疏圈螺旋彈簧方法，計算任意關鍵點Po(xo,yo,zo)在X、Y和Z軸方向上的位移變化量；
設任意關鍵點Po(xo,yo,zo)在X、Y和Z軸方向上的位移變化量分別是
則：
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