一种用于控制机械臂的受试者专用四自由度足部接口

在机器人手术中，外科医生使用专用接口控制机器人器械。当前接口的一个关键局限在于其仅设计为由双手操作。这意味着外科医生一次最多只能控制两个机器人器械，而许多手术干预需要三个器械。本文介绍了一种新颖的四自由度足—机接口，使外科医生能够用脚控制第三个机器人器械，从而赋予医生“第三只手”。该接口本质上是一种带有弹簧和力传感器的并联—串联混合机构。与现有的仅能非直观地以离散方向产生运动的基于开关的接口不同，该接口允许以连续方向和速度直观控制从机械臂，自然地将脚部运动与动态力及位置反馈相匹配。我们组织了十名无经验受试者进行实验以测试该系统。鉴于受试者间运动模式的显著差异性，利用独立分量分析（ICA）开发了从脚部运动到指令输出的受试者专用映射。结果表明，ICA 方法能准确识别受试者的脚部运动模式，与基于正向运动学的方法相比，将运动方向的预测准确率从 68% 显著提升至 88%。该足—机接口未来可独立用于工业/手术机器人的遥操作，或与双手协同使用。