要約
口腔咽頭（OP）スワブサンプリングは、手作業で行われるため、多大な労力とリスクを伴う作業である。本稿では、視覚触覚センサと空気圧アクチュエータを用いたグリッパーを組み合わせることで、低コストで高いコンプライアンスを実現する新しいOPスワブサンプリングデバイスを設計した。ここでは、従来の多軸力センサーの高コストと信頼性の低さという問題を解決するために、CoTacと呼ばれる凹型の視覚触覚センサーを最初に提案する。その上、医師の指を模倣することで、剛性骨格構造を持つソフトな空気圧アクチュエータを設計し、有限要素モデリングと実験により、信頼性と安全性を実証しています。さらに、適応的仮想力に基づくコンプライアンス制御アルゴリズムを採用し、綿棒サンプリングプロセスの安全性とコンプライアンスを向上させるサンプリング方法を提案する。本デバイスの有効性は、サンプリング実験およびin vivoテストにより確認されており、大きな応用可能性を示しています。デバイスのコストは約30米ドル、機能部分の総重量は0.1kg以下であるため、様々なロボットアームに迅速に展開することが可能である。ビデオ、ハードウェア、ソースコードは、https://sites.google.com/view/swab-sampling/ でご覧いただけます。
要約(オリジナル)
Manual oropharyngeal (OP) swab sampling is an intensive and risky task. In this article, a novel OP swab sampling device of low cost and high compliance is designed by combining the visuo-tactile sensor and the pneumatic actuator-based gripper. Here, a concave visuo-tactile sensor called CoTac is first proposed to address the problems of high cost and poor reliability of traditional multi-axis force sensors. Besides, by imitating the doctor’s fingers, a soft pneumatic actuator with a rigid skeleton structure is designed, which is demonstrated to be reliable and safe via finite element modeling and experiments. Furthermore, we propose a sampling method that adopts a compliant control algorithm based on the adaptive virtual force to enhance the safety and compliance of the swab sampling process. The effectiveness of the device has been verified through sampling experiments as well as in vivo tests, indicating great application potential. The cost of the device is around 30 US dollars and the total weight of the functional part is less than 0.1 kg, allowing the device to be rapidly deployed on various robotic arms. Videos, hardware, and source code are available at: https://sites.google.com/view/swab-sampling/.
arxiv情報
| 著者 | Shoujie Li,Mingshan He,Wenbo Ding,Linqi Ye,Xueqian Wang,Junbo Tan,Jinqiu Yuan,Xiao-Ping Zhang |
| 発行日 | 2023-05-11 02:47:41+00:00 |
| arxivサイト | arxiv_id(pdf) |