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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:姜呈達
研究生(外文):Cheng-Da Jiang
論文名稱:微創手術器械定位之感測器整合
論文名稱(外文):Sensors Integration of the Positioning of a Minimally Invasive Surgical Tool
指導教授:陳亮光陳亮光引用關係
指導教授(外文):Liang-Kuang Chen
口試委員:陳亮光
口試委員(外文):Liang-Kuang Chen
口試日期:2016-07-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:119
中文關鍵詞:微創手術慣性感測器尖端定位
外文關鍵詞:Minimally Invasive SurgeryInertial Measurement UnitTip Tracking
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微創手術是近代醫療中相當熱門的領域,優點在於傷口小、復原快,能夠減低醫療資源的消耗,提升醫療機能。本論文針對其中的骨釘手術作更近一步的研究。手術中,目前骨釘尖端的定位是藉由刀具上安裝反光球,紅外線感測器由反光影像訊號計算出尖端位置及姿態角。但若是反光球受到遮蔽,就無法得到位置及姿態角資訊。本文將探討藉由慣性感測器改善紅外線定位感測器在受遮蔽時之定位效果。先以二維平面運動模擬做偏差估測對其改善之狀況,並從模擬結果得到偏差估測能有效改善定位之效果。本論文以NDI公司生產之紅外線感測器及MEMSIC公司生產之慣性感測器為實驗設備,分別做靜態及動態實驗。由於真實狀況會比模擬有更多因素需要考慮,本論文在實驗中會將各個環節做一個比較和探討。
Minimally invasive surgery is quite popular in modern medical treatments, the advantage includes small wound and fast recovery. It also has the possible to reduce the unnecessary use of medical resources and improve the efficiency of the medical system. In this thesis, we focus on the pedicle screws surgery. Currently, tracking the tip of the tool is accomplished by mounting the reflective balls on the tool and using infrared sensor, and the outputs include the position and attitude of the tool based on the reflective images. However, if the viewing of the reflective balls is obstructed, the sensor fails to get the position and attitude information. This thesis explores the possibility of using the inertial measurement unit to compensate the infrared sensor during theperiod when the reflective balls are not visible to the IR camera. The simulation of a 2D motion has been performed to investigate the improvement by bias estimation. The experiments are subsequently conducted to confirm the effect of bias estimation. In this work, the infrared sensor made by NDI and the IMU made by MEMSIC are used. Both static and dynamic experiments are conducted. Since the realistic applications of the proposed method involve sophisticated signals processing and coordinate transformation, which partly hindered the performance of the algorithm. The factors that affecting the accuracy of the estimations are discussed.
第一章 緒論
第二章 硬體介紹
第三章 實驗原理
第四章 實驗架構及結果
第五章 結論
[1]張貽荏,"非線性濾波器於GPS 接收機追蹤迴路之設計",國立台灣海洋大學通訊與導航工程學系碩士論文,2009
[2]沈葦倫,"PS/INS 整合系統於即時車輛導航之應用",國立交通大學電機與控制工程研究所,2003
[3]郭侃誠,"結合GPS 與INS 之實驗船定位系統研究",國立臺灣科技大學機械工程技術研究所碩士論文,1996
[4]邱柏鈞,"基於體感網路的高爾夫揮桿分析",國立交通大學資訊工程學系網路工程所碩士論文,2012
[5]陳倫斌,"加速度計與電子羅般於行人定位之應用",台灣科技大學機械工程研究所碩士論文,2009
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[7]Yeong-Wei Wu, Shun-Feng Su, and Yong-Lin Kuo,"Tip Trajectory Tracking of Multi-link Robot Manipulators Using Inertial Sensors and Extended Kalman Filtering",IEEE International Conference on System Science and Engineering,2016
[8]陀螺儀 - 維基百科,自由的百科全書,
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[9]曲建仲,"微機電系統的應用",科學月刊20140729 ,
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[10]歐拉角 - 維基百科,自由的百科全書,
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[11]四元數 - 維基百科,自由的百科全書,
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%9B%9B%E5%85%83%E6%95%B8
[12]鄧正隆,"慣性技術INERTIAL TECHNOLOGY",崧博出版,2012
[13]四元數與三維空間旋轉 | 線代啟示錄,
https://ccjou.wordpress.com/2014/04/23/%E5%9B%9B%E5%85%83%E6%95%B8%E8%88%87%E4%B8%89%E7%B6%AD%E7%A9%BA%E9%96%93%E6%97%8B%E8%BD%89/
[14]環架鎖定 - 維基百科,自由的百科全書,
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E7%92%B0%E6%9E%B6%E9%8E%96%E5%AE%9A
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[16]Northern Digital Incorporated,Tool Specifications
[17]Northern Digital Incorporated,Command User Manual
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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