面向移动假头的完整自主机器人鼻咽拭子系统及其评估

将自主机器人应用于近接医疗任务具有明确的未来作用，旨在降低职员感染风险并提高临床效率。鼻咽部 (NP) 拭子样本收集是一种具有机器人兴趣的近接任务，因其对灵活性要求高且鼻腔不可见。我们提出了一个控制系统，用于执行该测试，采用带有仪器化末端执行器的协作操作臂进行视觉和力量测量，假设患者未受约束且工具足够通用，可应用于其他近接任务。该系统采用视觉伺服控制器将拭子与鼻孔对准。一个顺应关节速度控制器沿经仿真环境优化的轨迹将拭子插入，同时反应测量到的拭子施加的力量。其他子系统包括用于检测拭子是否到达鼻咽部的模糊逻辑系统，以及用于在安全准则被违反时分离拭子和中止程序的方法。该系统通过一个第二机器人臂持有鼻腔假体并模拟在程序期间可能发生的自然头部运动来进行评估。通过大量实验，我们识别了能够在显著头部运动下有效执行 NP 拭子测试的控制器配置，这表明了该系统的安全性和可靠性。