Teleoperado robot quirúrgico con arquitectura de control interactivo adaptativo para identificación de tejidos
Autores: Sheng, Yubo; Cheng, Haoyuan; Wang, Yiwei; Zhao, Huan; Ding, Han
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Teleoperado robot quirúrgico con arquitectura de control interactivo adaptativo para identificación de tejidos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Robótica quirúrgica
Control de teleoperación
Interacción humano-robot
Controlador de retroalimentación de fuerza
Fuerza de contacto
Propiedad mecánica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La percepción remota de la robótica quirúrgica teleoperada ha sido un problema crítico para los cirujanos al cumplir con sus tareas de manipulación remota. En este artículo se propone un marco de control de teleoperación adaptativo. Proporciona una interfaz física de interacción humano-robot para mejorar la capacidad del operador de percibir intuitivamente las propiedades materiales de objetos remotos. El método de mínimos cuadrados recursivos (RLS) se adopta para estimar la rigidez requerida de la mano humana que el operador puede lograr para compensar la fuerza de contacto. Con base en la rigidez estimada, se diseña un controlador de retroalimentación de fuerza para evitar el movimiento inducido y transmitir la información háptica del lado esclavo. La pasividad del sistema de teleoperación propuesto se asegura mediante el tanque de energía virtual. Una prueba de contacto estable validó que el método propuesto logró un contacto estable entre el robot esclavo y el entorno duro mientras se garantiza la transparencia de la retroalimentación de fuerza. Se realizaron una serie de experimentos con sujetos humanos para verificar empíricamente que el marco de teleoperación propuesto puede proporcionar una experiencia de usuario más suave, hábil e intuitiva con una percepción más precisa de la propiedad mecánica del material interactuado en el lado esclavo, en comparación con el método base. Después del experimento, se discute la idea de diseño sobre el controlador de retroalimentación de fuerza de la teleoperación bilateral.
Descripción
La percepción remota de la robótica quirúrgica teleoperada ha sido un problema crítico para los cirujanos al cumplir con sus tareas de manipulación remota. En este artículo se propone un marco de control de teleoperación adaptativo. Proporciona una interfaz física de interacción humano-robot para mejorar la capacidad del operador de percibir intuitivamente las propiedades materiales de objetos remotos. El método de mínimos cuadrados recursivos (RLS) se adopta para estimar la rigidez requerida de la mano humana que el operador puede lograr para compensar la fuerza de contacto. Con base en la rigidez estimada, se diseña un controlador de retroalimentación de fuerza para evitar el movimiento inducido y transmitir la información háptica del lado esclavo. La pasividad del sistema de teleoperación propuesto se asegura mediante el tanque de energía virtual. Una prueba de contacto estable validó que el método propuesto logró un contacto estable entre el robot esclavo y el entorno duro mientras se garantiza la transparencia de la retroalimentación de fuerza. Se realizaron una serie de experimentos con sujetos humanos para verificar empíricamente que el marco de teleoperación propuesto puede proporcionar una experiencia de usuario más suave, hábil e intuitiva con una percepción más precisa de la propiedad mecánica del material interactuado en el lado esclavo, en comparación con el método base. Después del experimento, se discute la idea de diseño sobre el controlador de retroalimentación de fuerza de la teleoperación bilateral.