面向微创手术的微型力传感钳自动组织牵引

机器人辅助微创手术（MIS）中自主组织操作的一个常见局限是器械末端缺乏力传感与控制。近期，我们团队开发了微型力传感钳，能够在组织操作过程中同时测量抓取力和牵引力。基于此设计，本文进一步提出了一种自动化组织牵引方法，该方法包含抓取和牵引两个阶段。在此过程中，抓取力和牵引力可以通过力解耦实现单独或同时控制。力控制器建立在一个考虑力传感钳与软组织相互作用的组织操作静态模型之上。通过一系列比较目标力、估计力和实际参考力的实验，验证了该力控制方法的有效性。为验证所提方法在外科应用中的可行性，我们采用双臂机器人装置对离体组织进行了多种组织切除。最后，我们讨论了多力控制在组织牵引中的优势，通过对采用和未采用所提方法的多种离体组织切除进行对比分析，以及在不同组织上牵引的潜在泛化能力加以证明。结果证实了使用具有多力控制的微型钳实现自动组织牵引的可行性，表明其有潜力推动自主微创手术的发展。演示实验的视频可在 https://youtu.be/f5gXuXe67Ak 找到。