基于三维数据驱动方法的机器人激光方向规划

本文关注一个机器人控制激光方向的研究问题，旨在病理组织切除过程中最小化对健康组织的错误过切。激光手术刀已广泛用于手术切除肿瘤或其他病变等病理组织目标。然而，不同的激光方向会产生不同的组织消融腔，且不正确的入射角会导致不应被消融的健康组织受到过度照射。本工作旨在构建一个优化问题以寻找最优激光方向，从而最小化激光诱导组织过度消融的可能性。我们首先开发了一个三维数据驱动几何模型，用于预测单次激光消融后组织腔的形状。通过将目标与非目标组织区域建模为障碍边界，最优方向的确定被转化为一个碰撞最小化问题。该优化公式的目标是保持消融轮廓与障碍边界的距离，并通过投影梯度下降求解。进行了仿真实验，结果在各种障碍形状和不同初始入射角条件下验证了所提方法。