基于矢量场不等式的手术机器人主动约束

机器人辅助使外科医生能够进行灵巧且无震颤的操作,但在工作空间受限的脑深部神经外科手术和鼻内镜手术中仍应用不足。在这些条件下,外科医生的视野仅限于手术器械尖端附近区域,这增加了器械杆与其周围环境之间发生意外碰撞的风险,尤其是在手术视野之外的区域。主动约束可用于防止器械进入受限区域,从而避免碰撞。本文提出一种矢量场不等式,保证器械不进入受限区域。此外,与早期技术相比,所提方法限制了器械朝向禁区边界方向的运动速度,保证了平滑行为且切向速度不受干扰。所提方法在包含两个为脑深部手术定制的八自由度机械臂的仿真中进行了评估。结果表明,使用矢量场不等式可避免机械臂间及机械臂与边界的碰撞。