11、基于视觉辅助力反馈的稳定系统及软膜接触力控制方案

基于视觉辅助力反馈的稳定系统及软膜接触力控制方案

1. 基于视觉辅助力反馈的稳定系统

在医疗手术场景中，耳部手术设备的稳定性至关重要，患者头部或耳部的运动可能会影响手术设备的成功率。为了稳定患者鼓膜（TM）与设备之间的相对运动以及接触力，提出了一种通过维持工具组（带管）与膜之间接触力的方法。

1.1 实验结果分析

通过模拟头部运动的实验，对比了力控制和力 + 视觉控制两种方式下的误差，具体数据如下表所示：
| 误差类型（mm） | 力控制 | 力 + 视觉控制 | 改进率 |
| — | — | — | — |
| MaxAE | 0.01885 | 0.01571 | 16.66% |
| RMSE | 0.00488 | 0.00388 | 20.53% |

从实验结果可以看出，力（反馈）控制器能够帮助系统跟踪期望力，但当引入头部/耳部运动（作为一种干扰）时，其性能会变差。而基于视觉的运动补偿器能够测量并抑制这种干扰，从而极大地提高了系统性能。力反馈与基于视觉的运动补偿控制方案对于维持管与膜之间的接触力非常有效，进而间接稳定了设备与膜之间的相对运动。

1.2 系统优势

与传统的力控制方法相比，该方法具有以下主要优势：
- 快速响应受扰运动 ：能够迅速对头部运动等干扰做出反应，保证接触力的稳定。
- 有效消除意外干扰影响 ：可以较好地应对各种不可预见的干扰因素，提高系统的稳定性。
- 精确接触力跟踪性能良好 ：能够精确地跟踪期望的