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《核磁手术机器人本体材料的核磁兼容性和切削加工性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、天津大学硕士学位论文核磁手术机器人本体材料的核磁兼容性和切削加工性研究ResearchonMaterial’sMRCompatibilityandMachinabilityofMR-guidedSurgicalRobot领域：机械工程作者姓名：吴正星指导教师：姜杉副教授企业导师：张国华研究员天津大学机械工程学院二零一五年十二月中文摘要由于核磁环境的特殊性，制造核磁环境下安全应用的核磁共振图像导航机器人必须选择一种合适的材料。它产生的感应力、力矩以及伪影对手术机器人运行的平稳性、病人的安全性以及图像质量影响较大。为此，本文针对影响核磁环境下的手术机器
2、人最大的两种材料属性进行研究，即核磁兼容性和切削加工性。本文的主要工作内容如下：首先，针对核磁兼容性和切削加工性分析并分别选择三种最具代表性的因素作为实验检测项目，即选择感应力、感应力矩和伪影作为材料核磁兼容性的影响因素，选择切削力、表面粗糙度以及切屑形状作为材料切削加工性的影响因素。并选择四种不同的实验材料，其中包括金属黄铜和铝合金，以及非金属尼龙和聚甲醛。设计了实验方案针对这六种影响因素量化测量材料的核磁兼容性和切削加工性，并记录实验数据为后续材料切削加工性和核磁兼容性综合评价做准备。然后选择模糊评价法对核磁手术机器人制造材料进行评价，得出四种
3、材料的评价等级为：聚甲醛、尼龙、铝合金、黄铜。并分析了每种材料的评价结果以及其在核磁兼容性和切削加工性上的表现，并验证了评价方法的正确性。最后，本文建立了圆柱体形状的材料在核磁仪中的磁场扰动模型，并根据伪影的形成原理对伪影进行了模拟，最终建立了一种伪影的模拟方法。通过对比实验图像验证了本方法的正确性，并以此为根据研究了材料的长度、倒角形状、倒角大小和磁化率对伪影的影响，最终根据研究结果对核磁环境下的医疗器械的加工形状做出了合理性的建议。本文的研究成果对核磁环境下的医疗手术机器人制造材料的评价和选择具有实际的指导意义，为核磁环境下的手术机器人的制造和
4、设计提供了理论依据。关键词：MRI导航机器人；切削加工性；核磁兼容性；伪影模拟IAbstractDuetotheparticularityofnuclearenvironment,it'snecessarytochooseakindofsuitablematerialtomanufactureakindofMRI(magneticresonanceimage,MRI)navigationrobot.Thiskindofrobotshouldbeabletodealwiththeadversefactors,whichincludingtheindu
5、cedforce,torqueandartifact,andavoidtheinfluencetorunningstabilityofsurgicalrobots,patient'ssafetyandimagequality.Forthisreason,twomaterialproperties(MRcompatiblityandmachinablity)arestudied.Themainjobcontentcanbeconcludedasfollowing.Firstly,MRcompatiblityandmachinablityareanal
6、yzed.Thenthreefactorsarechosenforexperimentitemrespectively,i.e.,inducedforce,torqueandartifactarechosentobetheinfluencefactorsofMRcompatibility,andcuttingforce,surfaceroughnessandchipshapearechosentobetheinfluencefactorsofmachinability.Atthesametime,fourkindsofmaterialsarecho
7、senfortheexperiments,includingbrass,aluminum,nylonandpolyformaldehyde.DifferentexperimentsaredesignedtotestMRcompatibilityandmachinabilitytomakethepreparationforthenextstep:comprehensiveevaluationofmaterial'sMRcompatibilityandmachinability.Secondly,fuzzyevaluationmethodischose
8、ntoevaluatethefourkindsofmaterials,andgettherankofevaluation:
