机器人辅助微创手术中避碰的分层框架

由于提高了精度和灵巧性，微创手术（MIS）过程从机器人系统中获益匪浅。然而，在这些动态且杂乱的环境中确保安全是一项持续的挑战。本文提出了一种用于 MIS 避碰的新型分层框架。该框架集成了多项任务，包括维持远程运动中心（RCM）约束、跟踪期望的工具位姿、避免碰撞、优化可操作度以及遵守关节极限。所提出的方法利用分层二次规划（HQP）来无缝管理这些约束，同时实现避碰任务优先级之间的平滑过渡。通过模拟场景进行的实验验证表明，该框架在处理涉及静态和动态障碍物以及工具间碰撞的多样化场景时具有鲁棒性和有效性。