基于向量场不等式的手术机器人动态主动约束

机器人辅助使外科医生能够进行灵巧且无震颤的操作，但在工作空间受限的手术（如深脑神经外科手术和鼻内镜手术）中，机器人辅助仍应用不足。在这些手术中，外科医生对手术器械尖端附近区域的视野受限，这增加了器械杆与其周围环境之间发生意外碰撞的风险。在这项工作中，我们的向量场不等式方法被扩展以为共享同一工作空间的任意数量的机器人和运动物体提供动态主动约束。该方法在实验和仿真中进行了评估，其中机器人工具必须在受限的鼻内镜手术环境中自主且实时地避免碰撞。仿真表明，使用我们的方法，两个机器人系统的组合轨迹误差是最优的。使用真实机器人系统的实验表明，该方法能够自主防止运动机器人之间以及机器人与环境之间的碰撞。此外，该框架在具有工具-组织交互的遥操作下也成功得到了验证。