换一批
换一批基于柔顺控制的智能神经导航手术机器人系统设计
Design of Intelligent Neuronavigation Surgical Robot System Based on Compliance Control
摘要：
机器人辅助微创手术,因其低侵袭性而变得越来越普遍.然而,因定向障碍和缺乏导航信息限制了其在经自然腔道手术的进一步应用.自然腔道解剖结构复杂,机器人末端的手术器械易损伤周围血管和神经.本研究设计了一种智能控制导航手术机器人系统,使用可靠和安全的定位技术、7自由度机械臂以及避免关节角度限制的逆运动学控制策略,以实现高灵活度的机械臂控制.基于患者术前影像进行手术导航与手术规划,并通过阻抗柔顺控制将患者与手术器械的接触力限制在一定范围内,实现保护患者的正常组织.为了提高手术精度并缓解医生的手术强度,智能语音控制实现术中手术器械位置和姿态的微小调整.基于体模和尸头实验进行系统的有效性验证.结果显示,本系统的定位误差小于1 mm,轨迹追踪角度误差小于2.5°,术中导航可进行实时手术靶点与器械跟踪,阻抗柔顺控制可将手术器械与患者之间的接触力降低在1.2 N以下,基于语音识别的精细调控可以满足术中对手术器械运动控制的要求.本研究的结果初步表明,所设计的手术机器人系统在机器人辅助微创手术中具有潜在的应用前景.
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作者：
作者单位：
复旦大学工程与应用技术研究院,上海 200433;上海市医学图像处理与计算机辅助手术重点实验室,上海 200032
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上海市医学图像处理与计算机辅助手术重点实验室,上海 200032;复旦大学基础医学院数字医学研究中心,上海 200032
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期刊：
《中国生物医学工程学报》2024年43卷4期 455-466页
ISTICPKUCSCD
关键词：
微创手术手术机器人手术导航柔顺控制智能控制minimally invasive surgerysurgical robotsurgical navigationcompliance controlintelligent control
分类号：
R318
栏目名称：
论著
DOI：
10.3969/j.issn.0258-8021.2024.04.008
发布时间：
2024-09-05
基金项目：
国家自然科学基金
上海市徐汇区人工智能医疗院地合作项目
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