突破延迟障碍：高频三维超声 servoing 中的感知与控制协同
机器人学
2025-11-04 v1
摘要
实时跟踪动动态目标以应对大规模高频干扰，在机器人超声系统 (RUSS) 中仍是一个关键且未解决的挑战，主要由于现有系统的端到端延迟。本文认为，突破这一延迟障碍需要朝着感知与控制的协同共设计转变。我们在一个新框架中实现了这一目标，包含两个紧密耦合的贡献：(1) 一个解耦双流感知网络，能够在高频率下从二维图像中稳健地估计三维平移状态，(2) 一个单步流动策略，能够在一次推理 passes 中生成整个动作序列，绕过常规策略的迭代瓶颈。这一协同作用使闭环控制频率超过60Hz。在一个动态幻像上，我们的系统不仅能够跟踪复杂的三维轨迹，平均误差低于6.5mm，还能在超过170mm位移后实现稳健的再捕获。此外，它能够以102mm/s的速度跟踪目标，终端误差低于1.7mm。进一步，在人体志愿者上的体内实验验证了该框架在真实临床环境中的有效性和鲁棒性。我们的工作构建了一个统一的RUSS系统，整合了高带宽跟踪与大规模 repositioning，这是实现动态临床环境中稳健自主性的关键步骤。
引用
@article{arxiv.2511.00983,
title = {Breaking the Latency Barrier: Synergistic Perception and Control for High-Frequency 3D Ultrasound Servoing},
author = {Yizhao Qian and Yujie Zhu and Jiayuan Luo and Li Liu and Yixuan Yuan and Guochen Ning and Hongen Liao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.00983},
year = {2025}
}