智能化耳科手术电钻的关键技术研究

张小盒 · 发表于 2014-12-4 21:07

摘要
目的：利用多传感器信息融合、微弱信号检测等相关技术，探索耳科手术电钻不同运行状态下钻头的受力变化规律，并利用该规律对电钻的运行状态进行实时识别，最终实现耳科手术电钻的智能化控制，提高耳科手术的安全性。
方法：基于耳科手术电钻运行时钻头的受力分析，在一台通用的耳科手术电钻上合理布置了多维力传感器、电流传感器、电压传感器和转速传感器。采用不同条件(不同的操作者、电压和钻头),在新鲜的猪肩胛骨和尸头颞骨上模拟耳科手术操作，重复进行正常磨削（包括正常离开）、钻头打滑﹑磨穿骨质﹑棉片缠绕等四种情况各5000次，并记录各传感器信号变化情况。对信号进行放大和滤波后，用Excel绘制相应的信号曲线，分析每种情况下各传感器信号变化的规律性，并提取出各种异常情况下的特征信号。设计合适的神经网络融合系统对特征信号进行融合，反向识别电钻的运行状态，并设计停机程序使电钻在出现异常运行状态时自动快速地停止磨削。
结果：各种情况下，各传感器信号变化的趋势和过程是一致的，重复性强，有明显的规律性，能够提取出各种异常情况下的特征信号，合适的神经网络融合系统对电钻各种异常运行状态的识别率为87%左右，自动停机程序快速准确。
结论：耳科手术电钻在正常磨削（包括离开）、钻头打滑﹑磨穿骨质﹑棉片缠绕过程中，钻头的受力变化有一定的规律性，能够提取出各种异常情况下的特征信号，经合适的神经网络融合后能较好的识别电钻的运行状态，为最终实现耳科手术电钻的智能化控制提供了可能性。还需要进一步的实验对传感器信号的变化规律以及特征信号的提取和融合进行验证和完善，这部分工作正在进行。