连续体手术机器人柔顺控制器

无传感器力估计

仅靠内窥镜位姿反馈即可实现主动柔顺与力感知，无需额外力传感器，大幅简化手术机械臂系统复杂度。

Wu, Baibo · Chang, Zhou · 方向 · DaWei, Sun · 徐凯

Science China Technological Sciences 2023

参数信息

机械臂直径

3 mm

SVR训练器数量

4

技术优势

无需额外传感器

利用内窥镜相机本来就有的视觉反馈，避免了在机械臂近端或远端加装力传感器，大幅简化系统。

力估计基于驱动残差

通过比较当前驱动残差与空载条件下的驱动残差来估计末端受力，无需直接测量接触力。

算法已在细径机械臂上验证

实验在直径3 mm的连续体机械臂上进行，证明了算法在极小尺寸器械上的有效性。

应用场景

• 微创手术机器人：在微创手术中提供柔顺接触与力感知，避免组织损伤。
• 手术器械控制：无需硬件改动即可升级现有器械的控制软件，实现主动柔顺。
• 内窥镜辅助控制系统：直接利用内窥镜图像反馈进行闭环控制，不增加额外传感。
• 多柔性体协同操控：为多柔性体协同操作提供末端力估计，支撑协调控制。