Characterizing Limits of Vision-Based Force Feedback in Simulated Surgical Tool-Tissue Interaction
Characterizing Limits of Vision-Based Force Feedback in Simulated Surgical Tool-Tissue Interaction
复制标题
表征模拟手术工具-组织相互作用中基于视觉的力反馈的局限性
DOI：
10.1109/embc44109.2020.9176658
复制
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Su, Yun-Hsuan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Huang, Kevin;Chitrakar, Digesh;Mitra, Rahul;Subedi, Divas;Su, Yun-Hsuan
触觉反馈可以呈现与计算机模拟对象的实时力交互。在一些遥控机器人应用中，希望触觉模拟能够准确地反映物理任务空间或交互。当过度施力可能导致灾难性后果时尤其如此，例如机器人辅助微创手术 (RMIS) 和组织损伤的情况。由于 RMIS 中无法直接测量力，因此需要非接触式方法。非接触力估计的一个有前途的方向涉及主要使用视觉传感器来估计变形。然而，维持手术操作者性能所需的可变形相互作用的非接触力渲染所需的保真度尚未确定。这项工作试图凭经验评估触觉反馈可能偏离真实情况的程度，但在基于 RMIS 的模拟触诊任务中仍能获得可接受的远程操作性能。进行了初步的用户研究以验证模拟平台的实用性，这项工作的结果对 RMIS 的触觉反馈有影响，并为基于视觉的工具组织力估计提供指导。自适应阈值方法用于收集力方向和所呈现的触觉反馈的大小的最小和最大可容忍误差，以保持足够的性能。
Haptic feedback can render real-time force interactions with computer simulated objects. In several telerobotic applications, it is desired that a haptic simulation reflects a physical task space or interaction accurately. This is particularly true when excessive applied force can result in disastrous consequences, as with the case of robot-assisted minimally invasive surgery (RMIS) and tissue damage. Since force cannot be directly measured in RMIS, non-contact methods are desired. A promising direction of non-contact force estimation involves the primary use of vision sensors to estimate deformation. However, the required fidelity of non-contact force rendering of deformable interaction to maintain surgical operator performance is not well established. This work attempts to empirically evaluate the degree to which haptic feedback may deviate from ground truth yet result in acceptable teleoperated performance in a simulated RMIS-based palpation task. A preliminary user-study is conducted to verify the utility of the simulation platform, and the results of this work have implications in haptic feedback for RMIS and inform guidelines for vision-based tool-tissue force estimation. An adaptive thresholding method is used to collect the minimum and maximum tolerable errors in force orientation and magnitude of presented haptic feedback to maintain sufficient performance.
登录
查看更多内容
DOI：
--
发表时间：
2005
期刊：
6th International Conference on Modeling in Medicine and Biology (採録決定)
影响因子：
--
作者：
K.Hamamoto;M.Nakanishi;T.Shiina
通讯作者：
T.Shiina
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
International Conference on Rehabilitation Robotics
影响因子：
--
作者：
Iris Jiang;B. Hannaford
通讯作者：
B. Hannaford
3D 手术工具分割程序与机器人运动学先验的比较
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
IEEE/RJS International Conference on Intelligent RObots and Systems
影响因子：
--
作者：
Yun;Issac Huang;Kevin Huang;B. Hannaford
通讯作者：
B. Hannaford
DOI：
10.1007/s00464-003-8922-2
发表时间：
2004-05-01
影响因子：
3.1
作者：
Moorthy, K;Munz, Y;Darzi, A
通讯作者：
Darzi, A
DOI：
10.1109/ismr.2018.8333305
发表时间：
2018-03
期刊：
2018 International Symposium on Medical Robotics (ISMR)
影响因子：
--
作者：
Yun-Hsuan Su;Kevin Huang;B. Hannaford
通讯作者：
Yun-Hsuan Su;Kevin Huang;B. Hannaford