Vision-unterstützte Steuerung für die Manipulation mit virtuellen Halterungen: Experimente im Makro- und Mikromaßstab

Wir präsentieren das Design und die Implementierung eines visionsbasierten Systems zur kooperativen Manipulation eines chirurgischen Instruments im Mikromaßstab. Das System basiert auf einem Regelalgorithmus, der eine breite Klasse von Führungsmodi implementiert, die als virtuelle Halterungen bezeichnet werden. Eine virtuelle Halterung, ähnlich wie eine reale Halterung, begrenzt die Bewegung eines Werkzeugs auf eine vorgeschriebene Klasse oder Bereich. Das implementierte System nutzt Vision als Sensor, um eine Referenztrajektorie bereitzustellen, und der Regelalgorithmus liefert dann haptisches Feedback, das eine direkte, gemeinsame Manipulation eines chirurgischen Instruments umfasst. Wir haben dieses System am JHU Steady Hand-Roboter getestet und liefern experimentelle Ergebnisse für das Folgen von Pfaden und die Positionierung auf Strukturen sowohl im makroskopischen als auch im mikroskopischen Maßstab.