本技术涉及医疗机器人技术,提供了一种柔性内窥镜机器人的高效视觉控制方法与系统。该方法通过采集腔道图像,处理得到腔道中心坐标和视觉特征,计算雅可比矩阵,并基于图像特征误差和雅可比矩阵求解各关节运动速度的最优解,实现对机器人的精确控制。系统能够提高机器人内窥镜手术的质量和效率,确保操作的高精度和稳定性。
背景技术
内窥镜手术涉及使用内窥镜(一种末端带有透镜和光源的柔性细管),通过小切口或自然开口观察人体内部并进行手术。与开放手术相比,该手术具有许多优点,包括切口更少、失血更少、恢复时间更快、副作用更少以及出现问题的可能性降低。
内窥镜机器人是一种具有灵活形变能力的机器人,由于其灵活度高、适应性强,使其能够在有限的空间中运动,并适应各种复杂的约束环境,在医疗领域,这种机器人的出现与应用提升了传统手术的准确性与效率,通过内窥镜能够很直接的减少手术过程中的出血与组织损伤,也能够缩短患者的恢复时间。
当涉及到内窥镜机器人的建模和控制时会遇到一些挑战。一方面内窥镜柔性可变形难以精准建模;另一方面运动过程中会受到多种约束限制。第一,内窥镜的非线性和高自由度,使其运动学建模变得更为困难和具有挑战性。第二,外部环境的扰动使得内窥镜机器人的实际位置偏离理论位置,从而产生异常值,这些异常值会导致运动学建模出现奇异性,进而产生控制的不稳定性。第三,在内窥镜机器人的控制过程中,需要考虑到机器人系统的物理约束以及任务需要的控制约束,确保操作的安全性。因此,为了解决这些问题,有必要提供一种创新的内窥镜机器人的控制方法,以克服传统方法的局限性,实现在受限环境中,内窥镜机器人的高效、稳定和精确控制,以降低手术过程中的风险和并发症。
实现思路