基于情境感知的磁驱双臂灵巧微操作自适应共享控制
系统与控制
2026-03-17 v1 系统与控制
摘要
磁力致动器提供了一个在受限环境中导航的前景无线平台，使生物学研究和靶向微递送成为可能。然而，在复杂结构中的灵巧操作仍然具有挑战性。虽然单臂磁力致动对于简单运输足够，但对于穿过曲折或分支通道的引导，需要协调控制多个磁力源以产生用于精确旋转和方向引导所需的扭矩。双臂遥操作使灵巧引导成为可能，但对操作员提出了高认知要求，因为操作员必须处理磁力致动的非线性动力学，同时协调两个机器人操作臂。为解决这些限制，我们提出了Bi-CAST（Bimanual Context-Aware Shared Control），用于双臂磁力微操作的情境感知自适应共享控制框架。多模态网络融合时空视觉特征、空间风险指标和历史状态，以实时调整每个操作臂的控制权。并行地，双向触觉界面集成了基于力的意图识别与风险感知引导，使力反馈为动态的人机权力协商提供持续的信道。我们通过对八名参与者进行的用户研究进行了框架的验证，参与者在受阻动血管模型中执行三个难度递增的导航任务。 compared with fixed authority and discrete switching baselines, Bi-CAST 实现了最高达76.6%的碰撞减少、25.9%的轨迹平滑度提升以及44.4%的NASA-TLX工作负荷降低，同时实现了最快的任务完成时间。
引用
@article{arxiv.2603.14388,
title = {Context-Aware Adaptive Shared Control for Magnetically-Driven Bimanual Dexterous Micromanipulation},
author = {Yongchen Wang and Kangyi Lu and Lan Wei and Dandan Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.14388},
year = {2026}
}