仪器仪表学报

作者：周紫琪，柯玮翔，胡钧飞，赵志辉，代煜

单位：周紫琪,南开大学机器人与信息系统化研究所天津300350,zhouziqi1@mail.nankai.edu.cn,柯玮翔,南开大学机器人与信息系统化研究所天津300350,,胡钧飞,南开大学机器人与信息系统化研究所天津300350,,赵志辉,天津医科大学附属第四中心医院天津300140,,代煜,南开大学机器人与信息系统化研究所天津300350,daiyu@nankai.edu.cn,

关键词：骨铣削温度;有限元法;热参数识别;响应面法

基金：国家自然科学基金（62173190）、天津市科技计划（21JCYBJC00280）项目资助

在机器人辅助骨铣削手术中,大量热量的产生容易导致热坏死,通常通过使用冲洗液来降低铣削温度。然而,传统的骨铣削温度研究并未考虑冲洗液的影响。为此,建立了一个综合考虑冲洗液作用的骨铣削温度模型。首先,基于有限元法,构建了球头铣刀铣削皮质骨的温度场模型。然后,通过点热源温度场理论,标定了不同流速下冲洗液的对流换热系数。结果表明,当冲洗液流速分别为31.6、43.3和65μm3/s时,对流换热系数分别为400、800和1100W/（m2·℃）。最后,采用响应面法分析了各铣削参数对最高铣削温度的影响。分析结果表明,铣削深度对最高温度的影响最大,其次是冲洗液流速、进给速度和铣削角度。该温度模型及分析结果为术前铣削参数选择提供了有价值的参考,有助于减少骨铣削过程中的热坏死风险。

来源：2024年第11期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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