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公开(公告)号：CN106650251A
公开(公告)日：2017-05-10
申请号：CN201611152098.8
申请日：2016-12-14
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F19/00
CPC classification number: G16H50/50
Abstract: 本发明公开了一种针灸力反馈形变模型的建模方法，首先重建软组织模型；然后计算用于记录软组织模型的全局形变信息的全局形变矩阵；接着计算针刺点形变前的初始坐标和针刺点坐标之间的距离，并据此判定针尖是否刺破表皮；如果针尖未刺破表皮，实时产生虚拟弹簧计算皮肤表层的力反馈；如果针尖已刺破表皮，则计算软组织模型的内部力反馈，同时对针刺后的皮肤进行复原控制。本发明通过虚拟弹簧和体元模型可以分别计算针在皮肤内部和外部的力反馈，在确保计算简单的同时确保高精度的变形模拟，在交互过程中，操作者可以感受到触觉信息的实时性和真实感。
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公开(公告)号：CN106650237A
公开(公告)日：2017-05-10
申请号：CN201611025195.0
申请日：2016-11-16
Applicant: 南京信息工程大学
CPC classification number: G06F3/011 , G06F3/016 , G06T19/00 , G06T2210/21 , G06T2210/41 , G16H50/50
Abstract: 本发明公开了一种支持力触觉反馈的虚拟柔性体手术仿真系统，其位置检测模块检测虚拟代理的位置；碰撞检测模块检测虚拟代理与虚拟柔性体是否发生碰撞；力触觉计算变形模块当虚拟代理与虚拟柔性体以给定虚拟接触压力F发生碰撞时计算虚拟柔性体的局部区域变形量；图形刷新模块根据力触觉计算变形模块计算出的局部区域变形量不断反馈输出视觉信息到显示设备；力触觉信息反馈模块通过力触觉交互设备不断反馈输出力触觉信息给操作者。本发明通过计算机主机、力触觉交互设备、电源模块、显示设备的设置及整合，有利于提高仿真系统智能化程度，降低能耗，提高运算速度，降低维护成本，延长使用寿命。
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公开(公告)号：CN106650237B
公开(公告)日：2019-07-02
申请号：CN201611025195.0
申请日：2016-11-16
Applicant: 南京信息工程大学
Abstract: 本发明公开了一种支持力触觉反馈的虚拟柔性体手术仿真系统，其位置检测模块检测虚拟代理的位置；碰撞检测模块检测虚拟代理与虚拟柔性体是否发生碰撞；力触觉计算变形模块当虚拟代理与虚拟柔性体以给定虚拟接触压力F发生碰撞时计算虚拟柔性体的局部区域变形量；图形刷新模块根据力触觉计算变形模块计算出的局部区域变形量不断反馈输出视觉信息到显示设备；力触觉信息反馈模块通过力触觉交互设备不断反馈输出力触觉信息给操作者。本发明通过计算机主机、力触觉交互设备、电源模块、显示设备的设置及整合，有利于提高仿真系统智能化程度，降低能耗，提高运算速度，降低维护成本，延长使用寿命。
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公开(公告)号：CN106650251B
公开(公告)日：2018-08-14
申请号：CN201611152098.8
申请日：2016-12-14
Applicant: 南京信息工程大学
Abstract: 本发明公开了一种针灸力反馈形变模型的建模方法，首先重建软组织模型；然后计算用于记录软组织模型的全局形变信息的全局形变矩阵；接着计算针刺点形变前的初始坐标和针刺点坐标之间的距离，并据此判定针尖是否刺破表皮；如果针尖未刺破表皮，实时产生虚拟弹簧计算皮肤表层的力反馈；如果针尖已刺破表皮，则计算软组织模型的内部力反馈，同时对针刺后的皮肤进行复原控制。本发明通过虚拟弹簧和体元模型可以分别计算针在皮肤内部和外部的力反馈，在确保计算简单的同时确保高精度的变形模拟，在交互过程中，操作者可以感受到触觉信息的实时性和真实感。
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公开(公告)号：CN106777658A
公开(公告)日：2017-05-31
申请号：CN201611139003.9
申请日：2016-12-12
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了基于放松LRA约束算法的缝合模拟方法，所述方法基于弹簧质点模型重建皮肤，利用FTL方法跟踪缝合线轨迹，使用放松LRA约束算法对皮肤在外力作用下的形变效果进行优化，模拟缝合打结过程，产生左右两个拉力更符合现实情况一针一结的缝合过程。本发明方法外力和外力与皮肤的夹角会实时影响力平衡方程从而影响缝合点的运动方程，运动方程的改变会实时影响皮肤的形变从而影响力平衡方程，两个过程相辅相成从而达成力反馈与皮肤形变的实时更新，实现快速而逼真的力反馈计算，弹簧质点模型使力反馈的求解方便快捷。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN106560821A
公开(公告)日：2017-04-12
申请号：CN201610902071.X
申请日：2016-10-17
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
CPC classification number: G06F17/5086 , G06F17/5009
Abstract: 本发明公开了基于对合碟形弹簧的柔性体力触觉建模方法，当检测到虚拟代理碰撞到虚拟柔性体表面上的任意点时，在给定虚拟接触压力作用下，虚拟代理与虚拟柔性体交互的局部区域内部填充对合碟形弹簧虚拟模型，在交互过程中，不断进行图形刷新和反馈输出利用对合碟形弹簧虚拟模型计算出来的在压力作用下柔性体实时变形仿真的力触觉信息，直至变形截止。本发明建模方法应用于虚拟手术研究中，提高了计算速度和精度，能动态实时逼真地模拟柔性体的变形过程，反馈给操作者的力触觉信息真实稳定，为柔性体实时变形仿真的研究提供了新思路，具有良好的应用前景。
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公开(公告)号：CN106777658B
公开(公告)日：2020-02-18
申请号：CN201611139003.9
申请日：2016-12-12
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F30/20 , G06F111/10
Abstract: 本发明公开了基于放松LRA约束算法的缝合模拟方法，所述方法基于弹簧质点模型重建皮肤，利用FTL方法跟踪缝合线轨迹，使用放松LRA约束算法对皮肤在外力作用下的形变效果进行优化，模拟缝合打结过程，产生左右两个拉力更符合现实情况一针一结的缝合过程。本发明方法外力和外力与皮肤的夹角会实时影响力平衡方程从而影响缝合点的运动方程，运动方程的改变会实时影响皮肤的形变从而影响力平衡方程，两个过程相辅相成从而达成力反馈与皮肤形变的实时更新，实现快速而逼真的力反馈计算，弹簧质点模型使力反馈的求解方便快捷。
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公开(公告)号：CN106485028B
公开(公告)日：2019-11-22
申请号：CN201610954432.5
申请日：2016-11-03
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种支持实时按压的柔性体变形仿真建模方法，包括以下步骤：虚拟场景初始化；位置检测，当虚拟代理碰撞到虚拟柔性体表面上的任意点时，给定虚拟接触压力作用；利用不同厚度的碟形弹簧叠合成组合弹簧虚拟模型来填充虚拟代理与虚拟柔性体交互的局部区域内部；利用组合弹簧虚拟模型计算虚拟柔性体局部区域变形量；图形刷新，不断反馈输出力触觉信息，可以被用于虚拟人机交互的虚拟柔性体实时变形仿真过程中。该建模方法计算简单，能准确快速的计算变形量，实现对柔性体的实时变形仿真；反馈给操作者的力触觉信息真实，软组织形变逼真，人机交互过程自然。
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公开(公告)号：CN106485000A
公开(公告)日：2017-03-08
申请号：CN201610888761.4
申请日：2016-10-11
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种基于虚拟弹簧和球面调和函数力反馈模型建模方法，包括以下步骤：一，基于球面调和函数构建重构函数对目标软组织进行重构；二，利用Nyquist采样定律简化重构函数系数的求解，计算获得重构函数系数；三，在受力点处构建弹簧-质点模型，基于各质点的法向形变量由重构函数曲面半径的变化来确定，计算形变区域面积；四，引入应力-应变曲线求解虚拟弹簧弹性系数，通过虚拟弹簧弹性系数求解反馈力。本发明可以在较好表现模型轮廓和细节的前提下实现快速而逼真的力反馈计算；球面调和函数建模可保证模型的稳定性；弹簧-质点模型使力反馈的求解方便快捷。
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公开(公告)号：CN106295085A
公开(公告)日：2017-01-04
申请号：CN201610901965.7
申请日：2016-10-17
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
CPC classification number: G06F17/5009
Abstract: 本发明公开了柔性力触觉再现的叠合碟形弹簧虚拟模型的建模方法，其特征是当检测到虚拟代理碰撞到虚拟柔性体表面上的任意点时，在给定虚拟接触压力作用下，虚拟代理与虚拟柔性体交互的局部区域内部填充叠合碟形弹簧虚拟模型，在交互过程中，输出反馈为采用叠合碟形弹簧虚拟模型计算出来的反应在压力作用下柔性体实时变形仿真的力触觉信息的信号；叠合碟形弹簧虚拟模型中每层的单片碟形弹簧变形量之和的叠加对外等效为柔性体表面的变形，每层的叠合碟形弹簧被压缩时消耗的压力之和等效为给定虚拟接触压力。本发明建模方法能实时逼真地模拟柔性体的变形过程，反馈的力触觉信息真实稳定，为虚拟手术仿真的实用化探索出一条可行的道路。
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