Кинематический анализ кардиального катетера для обеспечения роботизированных миниинвазивных операций

Колпащиков, Дмитрий Юрьевич Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Разработка и моделирование роботизированного катетерного устройства для транспортировки специального медицинского инструмента по венозным каналам.

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………….. 8
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………………………….. 9
1.1 СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ …………………………………………………………………….. 9
1.2 ОПЕРАЦИИ НА СЕРДЦЕ …………………………………………………………………………………………….. 9
1.3 МАЛОИНВАЗИВНЫЕ ОПЕРАЦИИ ……………………………………………………………………………….. 10
1.4 КАТЕТЕРНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ ………………………………………………………………………………………. 10
1.5 КАТЕТЕРЫ ……………………………………………………………………………………………………………. 12
1.5.1 Ручные катетеры …………………………………………………………………………………………… 12
1.5.2 Катетеры роботизированные ………………………………………………………………………….. 14
1.6 КОНСТРУКЦИЯ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КАТЕТЕРОВ ……………………………………………………….. 15
1.6.1 Шарниры, используемые в роботизированных катетерах………………………………….. 17
1.6.2 Актуаторы…………………………………………………………………………………………………….. 18
1.7 МАТЕРИАЛЫ ………………………………………………………………………………………………………… 21
1.8 КИНЕМАТИКА ………………………………………………………………………………………………………. 22
1.8.1 Прямая кинематика ……………………………………………………………………………………….. 22
1.8.2 Обратная кинематика …………………………………………………………………………………….. 23
1.8.3 Эвристический алгоритм FABRIK ………………………………………………………………….. 23
1.9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………….. 24
2 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ……………………………………………………………………………….. 25
2.1 ПРЯМАЯ КИНЕМАТИКА…………………………………………………………………………………………… 25
2.2 ОБРАТНАЯ КИНЕМАТИКА ……………………………………………………………………………………….. 29
2.2.1 Обратная кинематика для одной секции ………………………………………………………….. 29
2.2.2 Обратная кинематика для нескольких секций ………………………………………………….. 31
2.2.3 Описание работы алгоритма …………………………………………………………………………… 34
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ ………………………………………………………………………………….. 41
3.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РОБОТИЗИРОВАННОГО КАТЕТЕРА …………………………………………………… 41
3.1.1 Составление технического задания …………………………………………………………………. 41
3.1.2 Описание конструкции катетера …………………………………………………………………….. 41
3.2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ………………………………………………………… 43
3.2.1 Составление технического задания …………………………………………………………………. 43
3.2.2 Описание конструкции стенда ………………………………………………………………………… 43
3.3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ СТЕНДА ………………………………………………………………. 44
3.3.1 Маршрутный лист …………………………………………………………………………………………. 44
3.3.2 Нормирование технологического процесса сборки …………………………………………… 46
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ………………………………………………………………………………………………………….. 48
4.1 ПОДГОТОВКА К ЭКСПЕРИМЕНТУ………………………………………………………………………………. 48
4.2 ЭКСПЕРИМЕНТ ……………………………………………………………………………………………………… 48
4.3 ВЫВОДЫ ……………………………………………………………………………………………………………… 53
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 55
5.1 ПРЕДПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ ………………………………………………………………………………………. 55
5.2 АНАЛИЗ КОНКУРЕНТНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ С ПОЗИЦИИ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ …………………………………………………………………………………………………. 56
5.3 FAST-АНАЛИЗ ……………………………………………………………………………………………………… 58
5.3 SWOT-АНАЛИЗ…………………………………………………………………………………………………….. 62
5.4 ИНИЦИАЦИЯ ПРОЕКТА …………………………………………………………………………………………… 63
5.4.1 Цели и результат проекта ………………………………………………………………………………. 63
5.4.2 Организационная структура проекта ………………………………………………………………. 64
5.4.3 Ограничения и допущения проекта …………………………………………………………………. 65
5.5 ПЛАН ПРОЕКТА …………………………………………………………………………………………………….. 65
5.6 БЮДЖЕТ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………………………………………………….. 68
5.6.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты…………………………………… 68
5.6.2 Заработная плата …………………………………………………………………………………………… 69
5.6.3 Отчисления на социальные нужды ………………………………………………………………….. 71
5.6.4 Накладные расходы ……………………………………………………………………………………….. 71
5.7 РЕЕСТР РИСКОВ ПРОЕКТА ……………………………………………………………………………………….. 72
5.8 МАТРИЦА ОТВЕТСТВЕННОСТИ ………………………………………………………………………………… 73
5.9 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА ………………………………………………. 74
5.10 ОЦЕНКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ НИР ………………………………………………………. 74
5.11 ОЦЕНКА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ …………………………………….. 77
5.11.1 Интегральный показатель финансовой эффективности …………………………………… 77
5.11.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности ………………………………………….. 78
5.11.3 Интегральный показатель эффективности разработки …………………………………….. 79
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………………………………………………… 82
6.1 АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ ………………………………………………………………… 82
6.1.1 Микроклимат в помещении ……………………………………………………………………………. 83
6.1.2 Производственный шум …………………………………………………………………………………. 85
6.1.3 Освещение ……………………………………………………………………………………………………. 87
6.1.4 Повышенная напряженность электрического поля …………………………………………… 91
6.2 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ…………………………………………………………………………………….. 92
6.3 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ……………………………………………………………………………….. 94
6.4 ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ ……………………………………………………………………………………. 96
6.5. ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫЕ АКТЫ …………………………………………………………………………………….. 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………………………….. 99
ПРИЛОЖЕНИЕ A ……………………………………………………………………………………………………… 102
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ……………………………………………………………………………………………………… 118
ПРИЛОЖЕНИЕ В ……………………………………………………………………………………………………… 119
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ……………………………………………………………………………………………………… 121

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) – это группа болезней сердца и
кровеносных сосудов. Причинами ССЗ являются нарушения деятельности
сердца и кровеносных сосудов. В число этих заболеваний входят ишемическая
болезнь сердца, цереброваскулярная болезнь, повышенное кровяное давление,
ревматический порок сердца, врожденный порок сердца.
На данный момент одним из наиболее прогрессивных методов лечения
данных заболеваний является кардиальная катетеризация – минимально
инвазивная процедура, выполняемая путем вставки катетерной трубки через
небольшой разрез в бедренную вену и продвижение катетера через вену в сердце.
Целью этой интервенционной процедуры является достижение определенных
мест внутри сердца и проведение обследования или лечения.
В современных роботизированных системах используются катетеры с
несколькими секциями изгиба. Они совершают движения относительно друг
друга и тем самым достигают требуемой точки. На данный момент
позиционирование кончика катетера осуществляется хирургом вручную.
Основная проблема, связанная с управлением и позиционированием
катетера, связана с перемещением катетера в нужное место и
позиционированием наконечника инструмента. Однако цель не только
достигнуть требуемого места, но и правильно сориентировать инструмент.
В настоящее время существуют алгоритмы обратной кинематики,
позволяющие осуществить автоматическое позиционирование катетера в
определенной точке. Однако они либо не способны контролировать ориентацию
кончика катетера [1–4], либо предназначены для работы с катетером, состоящим
только из одной секции изгиба [5].
В данной работе представлен алгоритм обратной кинематики, который
способен обеспечить достижение требуемой точки с учетом заданной
ориентации для катетера с несколькими секциями.
1 Обзор литературы

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Решение технологических проблем при обработке литого корпуса
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии изготовления деталей насос-дозатора с применением операции дорнования
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии автоматической сварки под слоем флюса тавровых балок на установке Corimpex
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка алгоритмов управления дугой горящей в динамическом режиме
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Электронно-лучевая сварка термоизолированной трубы
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)