穿刺针尖光纤力传感信号的小波变换分析

作     者：杨唐文 陈盼飞 韩建达 徐卫良 YANG Tang-wen;CHEN Pan-fei;HAN Jian-da;XU Wei-liang

作者机构：北京交通大学信息科学研究所北京100044 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 奥克兰大学机械工程系 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.61375109 No.61273356) 机器人学国家重点实验室科研基金资助项目(No.2013-012) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2015年第23卷第8期

页      码：2149-2157页

摘      要：经皮软组织穿刺过程中,穿刺针尖会历经不同材料特性的器官组织,受到复杂变化的作用力。为了测量针尖处的作用力并鉴定穿刺路径上不同层次的软组织,研制了一种光纤力传感器,并进行了力信号分析。首先,基于法-珀干涉介绍了光纤力传感器的测量原理、光链路设计、及其与针的集成和标定方法。在穿刺力信号分析的基础上,提出利用Mallat算法对力信号进行小波变换,提取信号的特征模式,界定软组织的各层边界。最后,在猪的肝脏和肋条组织样本上进行了针穿刺实验验证。结果显示:光纤力传感器的可测力为0至3.20N,测量精度可达0.01N。得到的穿刺试验结果表明Mallat算法能够有效地区分软组织的类型。研制的光纤传感器满足穿刺力的测量范围、精度和可靠性等要求,所提出的小波变换算法可用于软组织边界的界定,有望用于机器人穿刺控制。

主 题 词：光纤力传感器 针穿刺 Mallat算法 分层软组织 边界界定 小波变换 

学科分类：070207[070207] 07[理学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/ope.20152308.2149

馆 藏 号：203509979...