小鼠颅窗创造的自主机器人钻孔系统

对生命科学中的实验操作提供机器人辅助预期能带来有利结果，无论科学家的技能水平如何。生命科学中的实验标本因个体差异而需复杂的算法才能实现成功的自主机器人控制。作为一种用例，我们正在研究小鼠颅窗的创造。该操作需要去除约8毫米直径的颅骨圆形薄片，约300微米厚，但小鼠颅骨的形状和厚度因小鼠的不同品种、性别和年龄而显著不同。本文中，我们开发了一个无需离线规划的自主机器人钻孔系统，包括具备执行时反馈的轨迻规划器，其钻孔完成水平识别基于图像和力信息。实验中，我们首先通过与其他最先进的深度学习图像处理方法进行比较来评估基于图像和力的钻孔完成水平识别，并进行蛋壳钻孔的消失实验，以评估各模块对系统性能的影响。最终，在死亡小鼠上进一步评估了该系统，实现了70%（20次实验中的14次）的成功率，平均钻孔时间为9.3分钟。