Control de Precisión Centrado en la Seguridad de un Duodenoscopio Modificado Diseñado para Robótica Quirúrgica
Autores: Cheng, Yuxuan; Yan, Ruyan; Liu, Bingyi; Yang, Chun; Xie, Tianyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control de Precisión Centrado en la Seguridad de un Duodenoscopio Modificado Diseñado para Robótica Quirúrgica
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Investigación
Sistemas robóticos
Duodenoscopio
Métodos de control
Compensador de histéresis
Modelo de predicción de fuerza de contacto
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Hay una investigación limitada sobre sistemas robóticos diseñados para procedimientos de colangiopancreatografía retrógrada endoscópica (ERCP) utilizando un duodenoscopio de vista lateral. La estructura única del duodenoscopio presenta desafíos para controlar de manera segura y precisa la pose del extremo distal. Los métodos de control aplicados pueden reducir los riesgos médicos potenciales. Hemos rediseñado la sección de control del duodenoscopio para facilitar su manipulación por un sistema robótico. Se emplea un compensador ortogonal para rectificar los planos de movimiento a planos estándar. Un compensador de histéresis basado en el modelo de Prandtl-Ishlinskii permite un control preciso de la pose distal del duodenoscopio. Además, utilizamos un modelo de predicción de fuerza de contacto para prevenir una fuerza de contacto excesiva en el extremo distal. El rendimiento del duodenoscopio modificado es comparable al del duodenoscopio estándar. Tras la compensación ortogonal, los ángulos de desviación de los planos de movimiento se reducen entre un 32% y un 98%. Después de la compensación por histéresis, el error cuadrático medio (RMSE) del ángulo de salida del extremo distal se reduce de 8.347 grados a 4.826 grados. La precisión de la predicción de la fuerza de contacto del extremo distal fue de aproximadamente +/-25% en condiciones de alta fuerza de contacto. En conclusión, la modificación y la estrategia de control que proponemos pueden lograr un control relativamente seguro y preciso de la sección de flexión, sentando las bases para la posterior robotización de los sistemas de duodenoscopio para procedimientos de ERCP.
Descripción
Hay una investigación limitada sobre sistemas robóticos diseñados para procedimientos de colangiopancreatografía retrógrada endoscópica (ERCP) utilizando un duodenoscopio de vista lateral. La estructura única del duodenoscopio presenta desafíos para controlar de manera segura y precisa la pose del extremo distal. Los métodos de control aplicados pueden reducir los riesgos médicos potenciales. Hemos rediseñado la sección de control del duodenoscopio para facilitar su manipulación por un sistema robótico. Se emplea un compensador ortogonal para rectificar los planos de movimiento a planos estándar. Un compensador de histéresis basado en el modelo de Prandtl-Ishlinskii permite un control preciso de la pose distal del duodenoscopio. Además, utilizamos un modelo de predicción de fuerza de contacto para prevenir una fuerza de contacto excesiva en el extremo distal. El rendimiento del duodenoscopio modificado es comparable al del duodenoscopio estándar. Tras la compensación ortogonal, los ángulos de desviación de los planos de movimiento se reducen entre un 32% y un 98%. Después de la compensación por histéresis, el error cuadrático medio (RMSE) del ángulo de salida del extremo distal se reduce de 8.347 grados a 4.826 grados. La precisión de la predicción de la fuerza de contacto del extremo distal fue de aproximadamente +/-25% en condiciones de alta fuerza de contacto. En conclusión, la modificación y la estrategia de control que proponemos pueden lograr un control relativamente seguro y preciso de la sección de flexión, sentando las bases para la posterior robotización de los sistemas de duodenoscopio para procedimientos de ERCP.