9、基于力反馈与视觉辅助的耳部手术稳定系统

基于力反馈与视觉辅助的耳部手术稳定系统

1. 力反馈监督控制辅助手术

在耳部手术领域，传统手术方式存在诸多弊端和局限性。为解决这些问题，研发了一种新型的基于力反馈监督控制的耳部手术设备，用于在门诊环境下进行鼓膜切开并插入通气管的手术。

该设备的关键在于高度集成的机电一体化设计，其核心组件包括机械系统、运动控制系统和传感系统。同时，设计了基于力的监督控制器，以实现自动化、快速、安全且稳健的手术过程。

1.1 实验结果分析

对四种不同类型的模拟膜进行了手术实验，实验结果如下表所示：
| 类型 | 峰值力 (N) | 变形量 (mm) | 插入时间 (s) | 最大绝对误差 (mm) | 均方根误差 (mm) | 成功率 (%) |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 0.329 | 1.866 | 0.356 | 0.026 | 0.019 | 100 |
| 2 | 0.536 | 2.150 | 0.415 | 0.039 | 0.022 | 100 |
| 3 | 0.331 | 2.125 | 0.415 | 0.027 | 0.019 | 100 |
| 4 | 0.504 | 2.370 | 0.428 | 0.035 | 0.025 | 98 |

从实验结果可以看出，在不同模拟膜上插入通气管的成功率几乎相同，接近 100%，这表明监督控制器能够帮助设备实现高度的稳健性。成功插入通气管的一个关键标准是使通气管超出鼓膜表面的总行程距离低于 3mm，而四种模拟膜的变形量均小于 3mm，这意味着使用