基于力反馈技术的虚拟手术硬件平台的研究与实现的任务书.docx

基于力反馈技术的虚拟手术硬件平台的研究与实现的任务书
任务书
一、背景
随着现代医学技术的进步和人民生活水平的提高，对手术技术的要求越来越高。在传统的手术操作过程中，医生们多是通过学习和实践不断积累经验，尽可能地减小手术风险。但是这种方式存在很多不足之处，如耗时高，对病人的损伤较大，手术过程中人为因素的影响等问题。
为了满足现代人对“微创手术”的需求，同时也为了解决手术中出现的问题，虚拟手术技术应运而生。通过虚拟手术技术，医生不用直接进行手术，而是通过人机交互的方式进行手术操作练习。虚拟手术技术不仅可以大幅降低由于经验不足而导致的手术失败的风险，同时还可以对医生进行多方面的评估和培训，提高医生的实际能力。
二、任务概述
基于力反馈技术的虚拟手术硬件平台，主要是以医学生物力学、计算机仿真技术、6自由度运动学算法原理等多个技术为基础的，可以帮助医生进行非常逼真的虚拟手术操作。力反馈技术是指通过在虚拟手术平台上加装力反馈传感器，将手术操作时所产生的力度、按压和推拉操作等全方位反馈到医生手中，通过具体感觉来训练医生手部技能和操作技巧，同时也可以让医生更好地了解手术实际操作情况，提高医生实际操作的准确性和效果。
三、任务内容
1.硬件平台制作：基于传统、开源或自主开发的电子元件，搭建适于手部操作的手指反馈型硬件平台，并编写控制机制程序。
2.手术仿真模型开发：以常见手术操作为基础，对应的手术模型逼真地搭建，并以3D模型的形式呈现。
3.力反馈传感器嵌入：在硬件平台中加装指压感应器等传感器，并接入计算机，经行参数绑定。。
4.力反馈算法研究：针对硬件平台和手术模型，进行力反馈算法优化研究，针对不同压力、摩擦力、重力等因素精准反馈操作感受。
5.系统集成优化：对硬件平台和算法进行系统集成优化，进行性能测试，优化操作体验和反馈精准程度。
6.软硬件联合调试：对硬件平台和虚拟模型进行联调，逐步优化和提升整体操作效果。
四、预期效果
1.提高医生的手术技能：通过虚拟手术平台的力反馈技术，让医生在没有承担风险的情况下练习手术技能和抗压能力。
2.提升手术操作的准确度：虚拟手术平台采用逼真的手术复刻和力反馈技术，让医生可以更加直观地了解手术实际操作情况，提高手术操作的准确度。
3.为医疗机构培养后备医学人才：虚拟手术平台可以降低实际手术对病人的风险，同时可以为医疗机构培养更多的后备医学人才，提高医疗水平。
五、注意事项
1.本任务的实施需要具备一定的医学知识、力学基础和计算机基础。
2.本任务的硬件平台制作需要按照安全规范进行设计，防止二次伤害的发生。
3.需要注重虚拟手术平台与实际手术操作之间的差异问题，方案根据实际应用情况进行优化。
4.在开发过程中，需要完善任务日志和技术文档，以便组织人员进行跟踪和评估。
六、任务进度
本任务的实施将按照以下进度进行：
1.为期2天的需求调研与方案设计。
2.为期15天的硬件作品制作，建立手术仿真模型。
3.为期15天的硬件与软件联合调试。
4.为期15天的系统优化和性能测试。
5.为期3天的项目总结与技术文档编写。