輔助胸腺腔微創手術的新型機器人系統作為主刀醫生的“第三只手”,用于替代助手把持內窺鏡和牽拉組織,可以輔助主刀醫生獨立完成手術,
柔性手術器械具有高自由度,可以靈活地調整位姿,非常適合在狹窄的作業空間中執行手術任務,但冗余自由度會增加其運動學解算難度,
吉林大學機械與航天工程學院的馮美老師團隊從力平衡的角度,提出了一種具有恒定曲率的柔性手術器械的結構,可以快速精確回應指令,滿足實時手術的主從控制要求,
為了驗證該柔性手術器械在精細操作下的性能,研究人員進行了原型機實驗驗證,實驗中醫生主手控制器械在目標位置抓取圓環,如圖所示,

馮美老師團隊采用NOKOV度量動作捕捉系統實時獲取主手(醫生控制)和從動手術器械的運動軌跡資訊作為實驗結果,將反游標志點分別固定在主手和器械的末端執行器上,

主手和儀器分別沿 x、y 和 z 方向的位置運動軌跡,實驗得出柔性手術器械在 x、y 和 z 方向的預期和實際軌跡的 RMSE 分別為 0.498、0.399和 0.051,證明了該手術器械機構可以很好地在主從操作下進行精細操作,

馮美老師團隊所提出的這種運動學求解方法,不受機械結構的限制,它可以應用于擁有恒定曲率彎曲的任何柔性器械,同時,這一柔性手術器械,有效地提高了手術操作精度和靈活度,該研究成果論文被2021 ICRA所發表,
參考文獻:
[1] Feng,M., Ni, Z.X., Li, A., Lu, X. and Fu, Y.L. (2021), Master manipulatoroptimisation for robot assisted minimally invasive surgery. Int J Med Robot,17: e2208. https://doi.org/10.1002/rcs.2208
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