With worldwide implementation, millions of surgeries are assisted by surgical robots. The cable-drive mechanism on many surgical robots allows flexible, light, and compact arms and tools. However, the slack and stretch of the cables and the backlash of the gears introduce inevitable errors from motor poses to joint poses, and thus forwarded to the pose and orientation of the end-effector. In this paper, a learning-based calibration using a deep neural network is proposed, which reduces the unloaded pose RMSE of joints 1, 2, 3 to 0.3003 deg, 0.2888 deg, 0.1565 mm, and loaded pose RMSE of joints 1, 2, 3 to 0.4456 deg, 0.3052 deg, 0.1900 mm, respectively. Then, removal ablation and inaccurate ablation are performed to study which features of the DNN model contribute to the calibration accuracy. The results suggest that raw joint poses and motor torques are the most important features. For joint poses, the removal ablation shows that DNN model can derive this information from end-effector pose and orientation. For motor torques, the direction is much more important than amplitude.


翻译:随着全球范围的实施,数百万个手术室得到手术机器人的协助。许多手术机器人的电缆驱动机制允许灵活、光亮和紧凑的手臂和工具。然而,电缆的松懈和伸展以及齿轮的反斜使发动机的外形产生不可避免的误差,从而转至最终效应器的外形和方向。在本文件中,提议使用深神经网络进行基于学习的校准,以减少卸载的1号、2号、3号至0.303号关节、0.28888 秒、0.165毫米和装载的1号、2号、3号至0.4456秒、0.3052秒、0.900毫米。然后,进行去除断裂和不准确的断裂,以研究DNN模型的特征对校准准确性有何作用。结果显示,原始联合质和发动机的硬质是最重要的特征。对于联合质而言,去除螺旋线显示DNN模型可以从最终效应器的外形和方向获得这一信息。对于发动机的形形形体来说,方向比重要得多。

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