Surgi-HDTMR：通过 haptics、digital twin 与 mixed reality 实现微创手术中的感知-运动闭环
系统与控制
2026-03-17 v1 系统与控制
摘要
机器人微创手术需要精确的双手控制、直观的交互以及信息丰富的力反馈。然而，大多数机器人微创手术训练平台缺乏沉浸式 3D 交互和高保真 haptics。本文提出了 Surgi-HDTMR，一种结合混合现实 (MR) 和数字孪生 (DT) 的训练系统，连接双手式 haptics 遥操作与台面微创手术机器人平台以及 3D 打印模拟物。我们采用度量共校准、时间同步的 DT，将现场 MR 指导与物理工作空间对齐，并驱动一种深度自适应 haptics 模型，用于渲染接触、穿刺和组织受压力。 在模拟皮层导航和肿瘤切除的 within-subjects 研究中，Surgi-HDTMR 缩短了任务时间、减少了有害接触和碰撞，并改善了感知准确性，相较于非 haptics 和非自适应基准。这些结果表明，紧密耦合 MR 叠层与同步 DT，以及深度自适应 haptics，可能加速机器人辅助微创手术技能的学习，并提高其安全性，指向下一代手术训练。
引用
@article{arxiv.2603.14450,
title = {Surgi-HDTMR: Closing the Sensorimotor Loop in Bimanual Microsurgery via Haptics, Digital Twin, and Mixed Reality},
author = {Songming Ping and Shaoyue Wen and Junhong Chen and Wen Fan and Lan Wei and Dandan Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.14450},
year = {2026}
}