흉강에서 최소 침습 수술을 보조하는 새로운 로봇 시스템은 내시경을 잡고 조직을 당기는 조수를 대체하는 데 사용되는 외과 의사의 "제3의 손" 역할을 하며 외과의가 독립적으로 수술을 완료하도록 도울 수 있다. 유연한 수술 기구는 자유도가 높고 자세를 유연하게 조정할 수 있어 제한된 작업 공간에서 수술 작업을 수행하는 데 이상적이다. 그러나 중복된 자유도는 운동학 솔루션의 어려움을 증가시킨다.
힘 균형의 관점에서 길림대학교 기계항공공학부 Feng Mei 팀은 명령에 빠르고 정확하게 응답하고 마스터-슬레이브 제어를 충족할 수 있는 일정한 곡률을 가진 유연한 수술 기구의 구조를 제안했다. 실시간 수술의 요구 사항. 유연한 수술 기구의 미세 조작성을 검증하기 위해 연구진은 프로토타입 실험 검증을 수행했다. 실험에서 의사의 주 손은 그림과 같이 목표 위치에서 링을 잡도록 기구를 제어하였다.
연구팀은 NOKOV 모션 캡쳐 시스템을 이용하여 마스터 핸드(의사가 제어하는)와 슬레이브 수술 기구의 모션 궤적 정보를 실험 결과로 실시간으로 획득하고 마스터 핸드와 각각 악기의 엔드 이펙터에 반사 마커를 고정하였다.
x, y 및 z 방향을 따라 각각 마스터 손과 도구의 위치 모션 궤적. 실험은 x, y 및 z 방향에서 유연한 수술 기구의 예상 및 실제 궤적에 대해 각각 0.498, 0.399 및 0.051의 RMSE를 산출했다. 마스터-슬레이브 작동 하에서 수술 기구 메커니즘이 잘 작동할 수 있음이 입증되었다.
연구팀이 제안한 운동학적 해법은 기계적 구조에 제한을 두지 않고 일정한 곡률 굽힘을 갖는 모든 유연한 장치에 적용할 수 있다. 동시에 유연한 수술 기구는 수술의 정확성과 유연성을 효과적으로 향상시킨다. 연구 논문은 ICRA 2021에서 출판되었다.
참조:
[1] Feng,M., Ni, Z.X., Li, A., Lu, X. and Fu, Y.L. (2021), Master manipulatoroptimisation for robot assisted minimally invasive surgery. Int J Med Robot,17: e2208. https://doi.org/10.1002/rcs.2208
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