机器人手术中用于最大灵巧度的最优多机械臂布局
机器人学
2021-04-14 v1
摘要
机械臂布局常常是外科术前程序中的限制因素，依赖受训人员评估并决定机械臂的最优位置。面对新的和不同的患者解剖结构，做出明智选择可能具有挑战性，导致机械臂更频繁碰撞或机械臂工作空间受限。本文中，我们开发了一种方法，用于生成多端口 da Vinci 手术系统的最优机械臂基座位置，以最小化自碰撞与环境碰撞，并最大化医生在患者体内的可达范围。为每个准则定义评分函数以便对其进行优化。由于对于多机械臂设置，存在大量自由参数可调整各臂的基座定位，挑战在于如何快速评估可能的设置。因此我们还提出了利用代理碰撞检测器对各度量进行快速查询的方法。随后我们开发了使用评分函数确定最优位置的优化方法。我们在典型轨迹上评估机械臂基座位置的最优性，并表明优化程序给出的解能满足各准则。这些度量与优化策略可推广至其他手术机器人平台，从而优化并解决患者侧机械臂定位问题。
引用
@article{arxiv.2104.06348,
title = {Optimal Multi-Manipulator Arm Placement for Maximal Dexterity during Robotics Surgery},
author = {James Di and Mingwei Xu and Nikhil Das and Michael C. Yip},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.06348},
year = {2021}
}