Design and Integration of a Telerobotic System for Minimally Invasive Surgery of the Throat.
Design and Integration of a Telerobotic System for Minimally Invasive Surgery of the Throat.
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DOI：
10.1177/0278364908104278
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发表时间：
2009-09-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Taylor R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Simaan N;Xu K;Kapoor A;Wei W;Kazanzides P;Flint P;Taylor R
本文介绍了一种用于咽喉微创手术（MIS）的新型遥控机器人系统的临床动机、设计规范、运动学、静力学和驱动补偿。该远程机器人系统采用了一种混合式双臂远程手术从台，具有20个关节空间自由度（DoF），可在咽喉等深部手术领域提供必要的灵活性。遥控机器人从台采用了新型连续体机器人，该连续体机器人使用多个超弹性骨架作为驱动和结构完整性。本文介绍了远程手术从台的运动学特性，以及消除间隙、摩擦和作动线柔性影响的作动补偿方法。为了克服建模、摩擦和间隙的不确定性，提出了一种驱动补偿方法。该方法采用了两种新颖的驱动补偿方法的分层结构，用于远程驱动的蛇形机器人。驱动补偿的分层方法在连续体机器人的关节空间和位形空间中同时进行补偿。这些驱动混合补偿方案通过递归线性估计算法利用内部模型信息和外部数据，并使用组形空间和关节空间变量进行补偿。实验结果通过封闭空间的缝合和打结实验验证了我们的集成远程操作系统的能力。
This paper presents the clinical motivation, design specifications, kinematics, statics, and actuation compensation for a newly constructed telerobotic system for Minimally Invasive Surgery (MIS) of the throat. A hybrid dual-arm telesurgical slave, with twenty joint-space Degrees of Freedom (DoF), is used in this telerobotic system to provide the necessary dexterity in deep surgical fields such as the throat. The telerobotic slave uses novel continuum robots that use multiple super-elastic backbones for actuation and structural integrity. The paper presents the kinematics of the telesurgical slave and methods for actuation compensation to cancel the effects of backlash, friction, and flexibility of the actuation lines. A method for actuation compensation is presented in order to overcome uncertainties of modeling, friction, and backlash. This method uses a tiered hierarchy of two novel approaches of actuation compensation for remotely actuated snake-like robots. The tiered approach for actuation compensation uses compensation in both joint space and configuration space of the continuum robots. These actuation hybrid compensation schemes use intrinsic model information and external data through a recursive linear estimation algorithm and involve compensation using configuration space and joint space variables. Experimental results validate the ability of our integrated telemanipulation system through experiments of suturing and knot tying in confined spaces.
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影响因子：
3.9
作者：
Nemat-Nasser, S;Guo, WG
通讯作者：
Guo, WG
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Okazawa, S;Ebrahimi, R;Rohling, R
通讯作者：
Rohling, R
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作者：
Myer, CM;Willging, JP;Cotton, RT
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Cotton, RT
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作者：
Phee, L;Accoto, D;Dario, P
通讯作者：
Dario, P
DOI：
10.1109/tra.2003.817061
发表时间：
2003-10-01
期刊：
IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS AND AUTOMATION
影响因子：
--
作者：
Adhami, L;Coste-Manière, E
通讯作者：
Coste-Manière, E