[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于機(jī)械模型的骨鉆孔觸覺(jué)交互方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410857531.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104933935A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉效仿;李建英;王瓊;孫寅紫;秦璟;劉禮初;王平安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 佛山市中醫(yī)院;中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G09B23/28
• 分類(lèi)號(hào): G09B23/28
• 代理公司: 深圳中一專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于觸覺(jué)模擬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)械模型的骨鉆孔觸覺(jué)交互方法。

背景技術(shù)

目前，骨鉆孔主要的訓(xùn)練方法僅僅是在合成骨頭或真實(shí)的冷凍骨頭上進(jìn)行鉆削。合成骨骼因其缺乏高質(zhì)量的細(xì)節(jié)及物料性質(zhì)，對(duì)于準(zhǔn)確的模擬真實(shí)骨骼和鉆削程序稍顯不足。在手工鉆削的過(guò)程中，操作者的靈巧性及豐富的經(jīng)驗(yàn)是決定手術(shù)是否成功的關(guān)鍵。目前的主要訓(xùn)練方法都是在合成骨骼或者真實(shí)骨骼上鉆削。然而，在合成骨骼上進(jìn)行鉆削訓(xùn)練僅能為訓(xùn)練者提供有限的資源，在真實(shí)骨骼上鉆削也會(huì)有傳染相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)。此外，在現(xiàn)實(shí)操作中，每個(gè)骨頭都具有復(fù)雜的骨幾何，對(duì)其鉆削是需要先進(jìn)行培訓(xùn)并練習(xí)多次，涉及成本也是比較高的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于機(jī)械模型的骨鉆孔觸覺(jué)交互方法，其真實(shí)的模仿了特異性的操作環(huán)境，有助于改善骨科鉆孔的培訓(xùn)及練習(xí)過(guò)程，風(fēng)險(xiǎn)低且成本低。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于機(jī)械模型的骨鉆孔觸覺(jué)交互方法，用于通過(guò)鉆頭在骨頭上進(jìn)行鉆孔模擬，包括以下步驟：

一、確定基礎(chǔ)力：法向力dF_n和摩擦力dF_f，先將每個(gè)切割邊緣都根據(jù)徑向距離劃分為許多切割單元以及這些單元中的基礎(chǔ)力，u_n和u_f是實(shí)驗(yàn)中的已知參數(shù)，其中

dF_n＝u_na，dF_f＝u_fa????(1)；

當(dāng)材料變形時(shí)，碎片面積a為碎片的負(fù)載或未切削的區(qū)域，它垂直于切削速度所在平面，其計(jì)算方法為：

a(r)=tcwc(r)=(ftsin(p))(dysin(p)cos(λ(r)))=ftdycos(λ(r))---(2)]]>

其中，r為徑向距離，f_t＝f_r/2為每刃進(jìn)給，f_r為每轉(zhuǎn)走刀量，w_c為切削寬度，t_c為切削厚度，dy為沿著y軸方向切割邊緣的寬度，λ(r)為傾斜角度，如公式(3)所示：