- 學位論文
骨科電鑽力回饋系統之研發
Research and Development on a Force-Feedback System for Orthopedics Electric Drills
摘要
在骨科手術之過程中，醫師常需依照自身經驗使用骨鑽進行骨骼鑽孔之程序，以利後續裝設骨板、骨釘，然而鑽孔即將鑽穿之時，往往因為力道過大、或無法及時停止等因素，造成骨骼後方其他組織之破壞。為改善手術過程之安全性及準確性，市售產品多以深度限制之設計，醫師可使用額外輔助器具完成鑽削作業。 本研究提出一種力回饋自動攻鑽平台，可達成鑽穿後立刻縮減力道並暫停電鑽，進給過程中亦考慮醫師鑽孔時的角度偏擺，以及鑽削過程之不同進給率，觀察並調整本平台之鑽孔成效。本研究採二伺服機，其一控制並模擬受試材料之偏擺，另一用於電鑽之進給。本研究採用二雙向拉力計，一置於進給伺服機及電鑽間，量測推動電鑽之力量。另一置於電鑽前端，驗證伺服機推動力量與電鑽壓力之吻合度。 本研究採用LabVIEW撰寫人機介面與程式控制架構，進行兩感測器數值擷取，驗證此平台的可行性，完成後再設計伺服機控制程式，以達到自動攻鑽實驗，以利後續開發產品，改善手術之安全性。
並列摘要
Improper feeding force of drilling and/or instance of stopping the drill could be important considerations for surgeons because the over-drilled tip may cause significant damages to tissues, including the brain or nerves. Most surgeons rely on their experiences to fine-tune the feeding force and control the speed of the drill. This research proposes and implements a force-feedback drilling system, assuming that an electric drill is applied in this study, that automatically reduces the feeding force and/or stopping the drill by measuring the reactive normal force on the drill tip. We compose a LabVIEW software control system to realize the realtime force-feedback control algorithm and verify the actual feeding force in consistence of the desired one.