Teleoperation of Continuum Instruments: Investigation of Linear vs. Angular Commands through Task-Priority Analysis

要約

この論文では、低侵襲手術 (MIS) のための遠隔操作連続器具の課題について取り上げます。
私たちは、リモート運動中心（RCM）制約下での連続体機器の遠隔操作コマンドを定量的に調査するために、新しいタスク優先順位ベースの運動学的定式化を開発および採用します。
冗長性解決手法を使用して、タスク優先順位スキーム内で線形コマンドと角度コマンドを比較し、遠隔操作中の運動学的パフォーマンスを調査します。
実験的検証のために、機器モジュール (IM) が設計され、7-DoF マニピュレーターと統合されました。
評価、シミュレーション、実験による検証により、提案されたフレームワークの有効性が実証されました。
実験にはいくつかのタスクが含まれていました。直線および角度遠隔操作コマンドの優先順位を変えて複数の経路に沿った IM チップの軌道追跡、シリコン基板上の事前定義された経路に沿ってボールを押す、ペグボード上のパターンに従う、リングを通して連続体チップを誘導するなどです。
標準的な手術キットを使用してリングボード上で。

要約(オリジナル)

This paper addresses the challenge of teleoperating continuum instruments for minimally invasive surgery (MIS). We develop and adopt a novel task-priority-based kinematic formulation to quantitatively investigate teleoperation commands for continuum instruments under remote center of motion (RCM) constraints. Using redundancy resolution methods, we investigate the kinematic performance during teleoperation, comparing linear and angular commands within a task-priority scheme. For experimental validation, an instrument module (IM) was designed and integrated with a 7-DoF manipulator. Assessments, simulations, and experimental validations demonstrated the effectiveness of the proposed framework. The experiments involved several tasks: trajectory tracking of the IM tip along multiple paths with varying priorities for linear and angular teleoperation commands, pushing a ball along predefined paths on a silicon board, following a pattern on a pegboard, and guiding the continuum tip through rings on a ring board using a standard surgical kit.

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