机器人导管术的主从式遥操作系统：设计、表征与跟踪控制
机器人学
2025-02-18 v2 计算机视觉与模式识别
系统与控制
系统与控制
摘要
过去二十年来， minimally invasive 机器人手术受到广泛关注。结合机器人中介的 minimally invasive 技术，遥操作系统已使外科医生和临床医生能够减轻医务人员的辐射暴露，并将医疗服务扩展到偏远和难以到达的地区。为提升这些服务，应用于遥操作机器人手术的系统应具备透明性，使外科医生和临床医生能够远程体验类似于跟随者设备与患者身体相互作用的力感。本文提出了一种用于机器人导管术的三自由度主从式遥操作系统的设计与开发。为模拟临床医生的手动干预，跟随者设备配备了抓取-插入-释放机制，以消除导管的皱折和扭转。对进行力交互式医学干预的可导航导管进行静态表征。通过在典型的圆形、无穷大和螺旋路径上的approaching 和 open-loop 路径跟踪评估了系统性能。呈现路径跟踪误差作为平均欧几里得误差（MEE）和平均绝对误差（MAE）。MEE 范围为 0.64 cm（无穷大路径）至 1.53 cm（螺旋路径）。MAE 也在 0.81 cm（无穷大路径）至 1.92 cm（螺旋路径）之间。结果表明，尽管系统的精度和准确度在 open-loop 控制器下满足设计目标，但针对导管的滞后和死区以及系统非线性，仍需闭环控制器。
引用
@article{arxiv.2407.13162,
title = {A Master-Follower Teleoperation System for Robotic Catheterization: Design, Characterization, and Tracking Control},
author = {Ali A. Nazari and Jeremy Catania and Soroush Sadeghian and Amir Jalali and Houman Masnavi and Farrokh Janabi-Sharifi and Kourosh Zareinia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.13162},
year = {2025}
}
备注
29 pages, 12 figures, 6 tables