目前医疗外科手术CAD/CAM/ROBOTICS已经成为国内外研究热点。本课题组根据脑外科手术复杂化和微侵化要求,开发了一套基于标志点的无框架立体定向手术机器人系统,本文对无框架立体定向手术机器人系统的PC机主控软件系统的若干问题进行了研究。 本文首先根据外科手术CAD/CAM/ROBOTICS一体化中注册的要求,给出了三维重建后的脑模型和脑实体上标志点自动匹配的方法,采用相似变换的原理实现已知几何描述的虚拟物体从其自身坐标系到现实坐标系的转换。其次对课题开发的无框架立体定向手术机器人进行了运动学分析。在此基础上分析了机器人的作业任务和运动路径,采用在笛卡尔坐标中的三次样条法对机器人运动路径进行了轨迹规划,得出了无框架立体定向手术机器人专用轨迹规划器。 基于上述理论和算法,我在Windows 2000操作系统下采用Visual C++6.0开发环境和Matlab数学库设计了无框架立体定向手术机器人的主控软件系统。本研究的目的在于将机器人技术应用到神经外科手术中来,拓展脑外科手术的能力。