[發明專利]一種模擬骨鉆與骨骼間力覺交互的方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 201310608357.3
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN104679918A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 王瓊;陳輝;吳雯;秦璟;靳海洋;王平安
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

1.一種模擬骨鉆與骨骼間力覺交互的方法，其特征在于，所述方法包括：

實時檢測骨鉆模型與骨骼模型之間是否發生碰撞；

當發生碰撞時，獲取每個碰撞點在碰撞前的運動速度和自轉速度；

根據沖量理論、牛頓碰撞定律、庫倫定律及每個碰撞點在碰撞前的運動速度和自轉速度計算每個碰撞點在碰撞后的運動速度和自轉速度；

剔除碰撞后相對骨骼模型有分離速度的碰撞點；

根據碰撞前后的運動速度和自轉速度并利用基于沖量理論的方法來計算未被剔除的碰撞點在碰撞時所受的阻力和摩擦力；

將未被剔除的所有碰撞點的阻力和摩擦力合成為一個合力，以輸出給力反饋設備。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述骨鉆模型包括圓頭和長軸；所述方法還包括：

將所述長軸模擬成末端通過X、Y、Z三個方向的彈簧與電力設備連接的直桿，以模擬所述長軸在橫向和軸向上的振動；

計算所述長軸在振動時所受的振動力；

所述將未被剔除的所有碰撞點的阻力和摩擦力合成為一個合力的步驟具體為:

將未被剔除的所有碰撞點的阻力、摩擦力及長軸所受的振動力合成為一個合力。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述實時檢測骨鉆模型與骨骼模型之間是否發生碰撞的步驟包括：

預先在骨鉆模型的切削邊緣均勻分布預定數量的離散點：

在每個離散點與骨鉆模型的中心點間連接一條線段；

實時檢測所述線段與所述骨骼模型的三角面片表面是否有交點，若有交點則認為所述骨鉆模型與所述骨骼模型發生碰撞，并將發生碰撞的離散點記為碰撞點，若沒有交點則認為所述骨鉆模型與所述骨骼模型沒有發生碰撞；

所述當發生碰撞時，獲取每個碰撞點在碰撞前的運動速度和自轉速度、根據沖量理論、牛頓碰撞定律、庫倫定律及每個碰撞點在碰撞前的運動速度和自轉速度計算每個碰撞點在碰撞后的運動速度和自轉速度、剔除碰撞后相對骨骼模型有分離速度的碰撞點、根據碰撞前后的運動速度和自轉速度并利用基于沖量理論的方法來計算未被剔除的碰撞點在碰撞時所受的阻力和摩擦力、將未被剔除的所有碰撞點的阻力和摩擦力合成為一個合力，以輸出給力反饋設備的步驟中，所述碰撞點具體為所述發生碰撞的離散點。