面向显微外科应用的集成夹爪毫米级腱驱动连续体腕部
机器人学
2023-06-27 v2
摘要
显微外科是一种影响尤为显著但极具挑战性的手术形式。机器人辅助显微外科有潜力改善手术灵巧性,并以以往不可能的方式在如此小的尺度上实现精确操作。眼内显微外科是一个尤其具有挑战性的领域,部分原因在于通过眼睛插入的刚性器械所能实现的灵巧性不足。本工作中,我们提出一种用于显微外科应用的毫米级灵巧腕部新设计。该腕部通过最先进双光子聚合(2PP)微制造技术制造,使腕部可由柔性材料构建,具有复杂的内部几何结构及微米级关键特征。腕部截面为正方形,边长 1.25 mm,总长 3.75 mm。腕部沿其长度排布三条腱,当由小型线性驱动器驱动时,可实现任意平面内的弯曲。我们提出一种由沿机器人中心排布的第四条腱驱动的集成夹爪。我们通过表征其弯曲角来评估腕部与夹爪。我们在两个轴上均实现超过 90 度弯曲。我们展示了面外弯曲以及机器人在驱动时抓取的能力。我们的集成夹爪/腱驱动连续体机器人设计与中尺度装配技术有潜力实现比以往所展示的更具灵巧性的小尺度腕部。此类腕部可改善遥操作中的外科医生能力,并有望在包括眼内手术在内的多种外科应用中改善患者预后。
引用
@article{arxiv.2302.07252,
title = {Toward a Millimeter-Scale Tendon-Driven Continuum Wrist with Integrated Gripper for Microsurgical Applications},
author = {Alexandra Leavitt and Ryan Lam and Nichols Crawford Taylor and Daniel S. Drew and Alan Kuntz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.07252},
year = {2023}
}
备注
2 pages, 3 figures, published in the proceedings of the 2023 Hamlyn Symposium on Medical Robotics (HSMR) conference