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連續(xù)體手術(shù)機(jī)器人在人體腔道作業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

連續(xù)體機(jī)器人的主動(dòng)避障

　　近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所劉浩研究員與友誼醫(yī)院張忠濤教授在連續(xù)體機(jī)器人的主動(dòng)避障控制方面研究取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以Active collision avoidance for teleoperated multi-segment continuum robots toward minimally invasive surgery為題在The International Journal of Robotics Research（IJRR）線上發(fā)表。

　　連續(xù)體機(jī)器人具有主動(dòng)避障能力，作為醫(yī)療機(jī)器人在人體腔道的復(fù)雜環(huán)境中作業(yè)時(shí)，可有效避免機(jī)器人本體與人體組織或多個(gè)機(jī)器人之間的碰撞，有利于保證手術(shù)的安全與質(zhì)量。然而，由于連續(xù)體機(jī)器人柔性結(jié)構(gòu)與障礙環(huán)境的不規(guī)則性，表達(dá)兩者之間的空間形態(tài)關(guān)系并實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全交互是一個(gè)提高機(jī)器人主動(dòng)避障能力的具有挑戰(zhàn)性的問題。

　　為了突破上述問題，科研團(tuán)隊(duì)提出了一種通用的主動(dòng)避障控制框架。該框架包括連續(xù)體機(jī)器人幾何模型的簡(jiǎn)潔表達(dá)式，機(jī)器人與任意形狀障礙物之間的碰撞檢測(cè)方法，適應(yīng)不同任務(wù)的避碰控制器，以及評(píng)估機(jī)器人避碰能力的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。該框架為連續(xù)體機(jī)器人的安全手術(shù)提供一種有效可行的方法，并推動(dòng)機(jī)器人輔助手術(shù)向更智能的方向發(fā)展。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、興遼領(lǐng)軍人才、中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的支持。

　　沈陽(yáng)自動(dòng)化所劉浩科研團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期專注于消化、支氣管、血管等人體腔道柔性手術(shù)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)研發(fā)，先后承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目等，在手術(shù)機(jī)器人的構(gòu)型創(chuàng)成、感知、導(dǎo)航以及智能化等方面的研究取得了多項(xiàng)突破成果，消化內(nèi)鏡機(jī)器人等成果已經(jīng)進(jìn)入臨床階段。近年來多篇研究成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊IEEE T-IE,IEEE/ASME T-MECH, IEEE TIM, IEEE Sens J, IEEE RAL,ERJ等。（機(jī)器人學(xué)研究室）

來源：沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所