基于硬度观察的强力进料前置补偿控制,用于交互式机器人辅助的手术骨磨削
Hao Ren1, Zhichao Li1, Zhaowei Liang1
1Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China.
Medical engineering & physics
|December 6, 2025
概括
这项研究引入了一种用于机器人辅助手术的新型控制器,该控制器可以实时估计组织度. 这有助于在复杂的手术过程中提高力量控制和安全性,例如骨切割.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 手术技术 手术技术
背景情况:
- 机器人辅助外科手术在力量控制方面面临挑战,特别是在骨切割过程中.
- 现有的合规控制与不同的组织度和突然的边界过渡作斗争.
- 人机交互的复杂性源于操作员的非直观输入.
研究的目的:
- 开发一种基于硬度观察的控制器,用于增强机器人辅助手术中的强力控制.
- 在复杂的手术削任务中提高安全性和适应性.
- 通过直观的人机器人协作实现共享自主权.
主要方法:
- 一个新的控制器监测力-料率差异,以实时估计组织硬度.
- 控制器被整合到一个积极受约束的框架中,取代了传统的合规控制.
- 建立了一个分层的力量控制架构,用于自主安全方向盘和共享自主.
主要成果:
- 控制器有效地估计了组织硬度,并区分组织类型.
- 数字模拟和体内实验证明了有效的力追踪.
- 该系统在骨组织边界复杂的磨削任务中确保了安全.
结论:
- 基于硬度观测的强力输入前置补偿提高了机器人辅助骨磨削手术的安全性.
- 控制器提高了适应不同组织特性和边界过渡的适应性.
- 这种方法促进了直观的人机协作和在手术中共享自主权.
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