面向无菌加工应用的自动仪器托盘装配

无菌加工与分发（SPD）部门负责在手术之间清洗、消毒、检查和组装外科器械。手动检查和准备器械托盘是一项耗时、容易出错的任务，常常容易受到污染和器械破损。本文提出了一个完全自动化的机器人系统，用于对外科器械进行分类和结构性地装入无菌托盘，专注于自动化 SPD 装配阶段。收集由 31 件外科器械和 6,975 张标注图像组成的自定义数据集，以训练基于 YOLO12 的检测和基于级联 ResNet 模型的细粒度分类的混合感知管线。该系统集成了校准的视觉模块、6 自由度 Staubli TX2-60L 机器人臂以及定制的双电磁夹爪，以及一种降低器械之间碰撞的规则驱动 packing 算法。该 packing 框架使用 3D 打印的分隔板和托架物理隔离器械，减少运输过程中的碰撞和摩擦。实验评估显示，感知准确率高，相对于人工装配托盘显著减少工具间碰撞。这一工作为自动化 SPD 工作流程、提高手术准备的安全性和一致性，同时缩短 SPD 处理时间提供了可扩展的第一步。