精密腔椎外科机器人臂的运动学与人体工学设计
机器人学
2025-11-05 v1
摘要
机器人辅助微创手术可以显著提高手术精度并减少外科医生的疲劳。本文present了针对精密腔椎外科机器人臂的运动学与人体工学设计原则的专项研究。我们提出了一种包含远程中心运动(RCM)于仪器插入点处的7自由度(7-DOF)机器人臂系统，并考虑人体工学因素以改善外科医生的交互方式。该设计在通用机器人平台上实现，随后进行了一系列模拟手术任务，以评估其靶向精度、任务效率和外科医生的舒适度，与传统的手动腔椎手术进行了比较。实验结果表明，优化后的机器人设计显著提高了靶向精度（误差降低超过50%）和任务完成时间，同时显著降低了操作员的肌肉 strain 与不适。这些发现验证了运动学优化（如添加关节单元和抖动滤波）和以人为中心的人体工学设计在提高机器人辅助手术性能方面的重要性。本工作的见解可指导开发下一代提升手术结果和操作团队人体工学的外科机器人。
引用
@article{arxiv.2511.02167,
title = {Kinematic and Ergonomic Design of a Robotic Arm for Precision Laparoscopic Surgery},
author = {Tian Hao and Tong Lu and Che Chan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.02167},
year = {2025}
}