用于心内超声的可分离零间隙机械臂设计与验证
机器人学
2022-04-05 v1
摘要
临床医生需要大量训练与经验，才能自如地操控心内超声（ICE）导管，在另一通路部署器械导管时定位并测量治疗区域以监测并发症。因此，采用机器人辅助系统夹持并主动操控 ICE 导管可减轻医师工作负担是合理的。现有商用机器人系统与科研原型均使用基于多腱-鞘机构（TSM）的市售 ICE 导管。为驱动现有基于 TSM 的 ICE 导管，执行器通过外部手柄旋钮接口操控四根内部腱。然而实践中，执行器位于远离 ICE 手柄的无菌安全处。因此，为与旋钮接口，二者间存在多个耦合齿轮结构，导致高度非线性行为（如各类间隙、弹性）及 TSM 中的迟滞现象。由于 ICE 导管为一次性设计，昂贵执行器须置于安全处以供复用。此外，这些执行器应尽可能地直接与腱接口以实现精确尖端控制。本文中，我们提出一种四腱驱动的可分离 ICE 导管机器人：一部分可复用，另一部分一次性。进而，我们为所提机构给出实用模型与标定方法，使四根腱同时驱动，以达成精确尖端控制，并通过简单线性补偿缓解传统设备的死区与迟滞等问题。我们考虑开环控制器，因为许多可用 ICE 导管因成本与一次性原因在尖端无位置追踪传感器。
引用
@article{arxiv.2204.00645,
title = {Design and validation of zero-slack separable manipulator for Intracardiac Echocardiography},
author = {Christian DeBuy and Florin Ghesu and Reza Langari and Young-Ho Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.00645},
year = {2022}
}