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!

    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 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
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 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)