面向手术机器人自主的基于位置动力学的可变形软组织实到仿配准
机器人学
2021-05-03 v3
摘要
在非结构化环境中实现机器人手术自主性极具挑战性，尤其在与可变形软组织交互时。主要困难在于生成基于模型的控制方法，以在组织操控过程中考虑变形动力学。先前基于视觉感知的工作可捕捉场景内的几何变化，然而，结合动力学特性的基于模型控制器——一种更精确且安全的方法——此前尚未被研究。考虑到机器人与环境之间的力学耦合，开发已配准的仿真动力学模型至关重要。本工作中，我们提出一种在线、连续的实到仿配准方法，以将三维视觉感知与组织的基于位置动力学（PBD）建模相桥接。PBD 方法用于仿真软组织动力学及刚性工具交互，以支持基于模型的控制。同时，采用基于视觉的策略根据真实世界操控生成三维重建点云表面，从而配准并更新仿真。为验证该实到仿方法，在 da Vinci Research Kit 上进行了组织实验。我们的实到仿方法在线降低了配准误差，这对于自主控制中的安全性尤为重要。此外，其在遮挡区域的精度高于基于融合的重建。
引用
@article{arxiv.2011.00800,
title = {Real-to-Sim Registration of Deformable Soft Tissue with Position-Based Dynamics for Surgical Robot Autonomy},
author = {Fei Liu and Zihan Li and Yunhai Han and Jingpei Lu and Florian Richter and Michael C. Yip},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.00800},
year = {2021}
}
备注
Fei Liu and Zihan Li contributed equally to this work. Final version of this paper is going to be published in ICRA 2021