自主缝合机器人

眼前节全自动缝合

模仿眼科医生的操作策略，实现角膜移植中包括进针和打结在内的完整缝合流程。

Feng, Xiaojing · Zhang, Xiaodong · 史晓军 · Li, Li

IEEE Transactions on Industrial Electronics 2023

参数信息

位置精度阈值

1 mm

针姿态适应阈值

1 °

缝合平面数量

8

手术阶段分解数量

8

机器人自由度

7 DoF

技术优势

全流程自主，不需要医生实时操控

系统通过高层任务规划器生成量化手术路径，低层控制器自动执行，覆盖从进针到打结的完整角膜移植缝合流程，术者无需逐步操纵。

任务拆解成可复用的量化路径

把人类角膜移植手术拆分为八个手术阶段，并量化每个阶段的路径原语，使手术动作可以参数化、可重复执行。

双臂像医生一样配合操作

搭建两台七自由度类医生角膜移植机器人，分别负责进针和打结等操作，运动学模型支持执行精细的手术路径。

视觉引导让针尖姿态自动对准

双目视觉算法实时重建三维特征，计算变化的运动参数，使进针位置和姿态保持在设定阈值内，减少人工干预。

应用场景

• 眼科手术机器人：在角膜移植等精细手术中自主完成缝合，代替医生长时间手动操作，减少疲劳和手部震颤对缝合质量的影响。
• 高精度手术器械：以 1 mm 位置精度和 1° 针姿态适应执行缝合，满足眼科手术对器械精度的苛刻要求，保障切口对合和愈合。
• 手术自动化：通过任务分解和量化路径，将完整的角膜移植缝合流程转化为可自动执行的机器人程序，推动手术自动化从单步操作向全流程发展。
• 机器人辅助手术：在机器人辅助手术中实现更高自主性，机器人不再仅作为医生手的延伸，而是能独立完成缝合任务，降低对术者实时操控的依赖。