Achieving Dexterous Bidirectional Interaction in Uncertain Conditions for Medical Robotics

要約

医療ロボットは、医療サービスの改善と範囲の拡大に役立ちます。
医療ロボットにとっての大きな課題は、安全性が求められるロボットと患者の間の複雑な物理的相互作用です。
この研究では、医療アプリケーションで最近導入されたフラクタル インピーダンス コントロール (FIC) に基づく制御アーキテクチャの予備評価を示します。
導入された FIC アーキテクチャは、マスター ロボットとレプリカ ロボット間の遅延に対して堅牢です。
アドミッタンスとインピーダンスの動作をオンラインで切り替えることができ、非構造化環境との相互作用に対して堅牢です。
私たちの実験では、遠隔手術、リハビリテーション、遠隔超音波スキャンという 3 つのシナリオを分析します。
この実験では、ロボットの調整を調整する必要はありませんでした。これは、オペレーターがコントローラーの調整に必要な工学的知識を持たない医療用途では不可欠です。
私たちの結果は、ロボットを遠隔操作してメスを使って切断したり、超音波スキャンを行ったり、遠隔作業療法を実行したりすることが可能であることを示しています。
しかし、私たちの実験では、3D 動的タスクでシステムを正確に制御するために、より優れたロボットの実施形態の必要性も浮き彫りになりました。

要約(オリジナル)

Medical robotics can help improve and extend the reach of healthcare services. A major challenge for medical robots is the complex physical interaction between the robot and the patients which is required to be safe. This work presents the preliminary evaluation of a recently introduced control architecture based on the Fractal Impedance Control (FIC) in medical applications. The deployed FIC architecture is robust to delay between the master and the replica robots. It can switch online between an admittance and impedance behaviour, and it is robust to interaction with unstructured environments. Our experiments analyse three scenarios: teleoperated surgery, rehabilitation, and remote ultrasound scan. The experiments did not require any adjustment of the robot tuning, which is essential in medical applications where the operators do not have an engineering background required to tune the controller. Our results show that is possible to teleoperate the robot to cut using a scalpel, do an ultrasound scan, and perform remote occupational therapy. However, our experiments also highlighted the need for a better robots embodiment to precisely control the system in 3D dynamic tasks.

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