轴向补偿穿刺控制方法

穿刺重合度80%

通过改进的自适应粒子群算法辨识控制模型参数，实现穿刺针尖与目标点轴向偏差小于0.62 mm，显著优于直接穿刺。

李冰 · 朱俊武 · 袁立鹏

International Journal of Advanced Robotic Systems 2025

参数信息

针尖重合度

80 %

轴向穿刺偏差

0.54-0.62 mm

弹性系数

2.165 N/m

阻尼系数

0.754 Ns/m

技术优势

针尖重合度翻倍

轴向补偿控制使针尖与指定位置的重合度达到80%，而直接穿刺仅为35%，大幅提高定位精度。

深层偏差缩小三分之二

在50–80 mm穿刺深度下，轴向偏差仅为0.54–0.62 mm，而直接穿刺为1.58–2.15 mm，有效补偿深层组织变形。

参数辨识快速可行

在12.3 mm/s穿刺速度下，辨识得到弹性系数2.165 N/m和阻尼系数0.754 Ns/m，且仿真、仿生软组织与猪肾实验结果基本一致，验证了模型的有效性。

应用场景

• 前列腺介入手术：用于前列腺粒子植入，提高穿刺精度，确保治疗效果。
• 穿刺机器人：为穿刺机器人提供轴向补偿控制，减小针尖偏差。
• 机器人控制：改进的自适应PSO算法用于辨识控制模型参数，提升控制性能。
• 具身智能手术：实现软组织中针-组织交互建模与补偿，推动智能穿刺。