微创机器人外科光纤触觉感知技术及其应用研究

项目名称： 微创机器人外科光纤触觉感知技术及其应用研究

项目编号： No.61375109

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 杨唐文

作者单位： 北京交通大学

项目金额： 81万元

中文摘要： 触觉力信息缺失导致过大的操作力和组织创伤，是当前微创机器人外科面临的共同问题，其关键技术有待突破。本项目利用光纤技术，深入研究微型触觉力传感器及其在组织类型和边界鉴定、机器人反馈控制应用中涉及的一系列挑战性问题。首先，研究法-珀腔多轴光纤力传感器的工作原理及其与微创器械一体化结构设计方法；其次，结合粒子滤波理论和组织结构，研究器械远端力信号的变化规律及组织类型和边界鉴定方法；然后，基于相互作用波动模型，研究变约束条件下微创机器人的自适应阻抗控制技术，实现机器人对手术器械在软组织上作用力的精准操控。最后，选择脊柱穿刺作为应用案例，进行动物和替代组织实验研究，检验光纤力传感器的测量精度、灵敏度等性能指标，及其在应用中的有效性和可行性。课题获得的相关理论与技术，有望消除触觉缺失引起的手术风险，提高微创机器人外科手术的精度、稳定性和质量，促进其推广应用。

中文关键词： 微创机器人外科；光纤触觉传感；组织类型和边界鉴定；自适应阻抗控制；相互作用建模

英文摘要： Excessive manipulating force and tissue trauma may be caused due to the absence of tactile sensing information, which is currently a major drawback of minimally invasive robotic surgery (MIRS), and there has yet to be a breakthrough of its core technologi

英文关键词： minimally invasive robotic surgery；fiber optic tactile sensing；Tissue types and boundaries identification；adaptive impedance control；interaction modeling