25、远程运动中心控制与手持手术轨迹追踪器的创新应用

远程运动中心控制与手持手术轨迹追踪器的创新应用

1. 远程运动中心（RCM）控制方法

在机器人辅助微创手术（RMIS）中，远程运动中心（RCM）控制是一个关键问题。提出的RCM控制方法可表示为以下公式：
- $\dot{q} A = J_A^{\dagger} \dot{x}_A + (I - J_A^{\dagger}J_A) \dot{q} {ns}$
- $\dot{q} B = J_B^{\dagger} \dot{x}_B$
- $\dot{q} {ns} = [ \dot{q} {B1}, \ldots, \dot{q} {B7}, 0]^T$
- $\dot{q} = [ \dot{q} A, \dot{q} {B8}, \ldots, \dot{q}_{B10}]^T$
其中，$\dot{q}$ 是主控制关节速度向量。

2. RCM控制方法评估

为了评估该RCM控制方法，使用研究平台进行了一个拾取和放置任务的实验。这个实验分别在有和没有RCM约束的情况下进行：
- 无RCM约束情况 ：使用标准任务速度运动学公式。从跟踪误差图可以看出，RCM误差在运动开始时上升，并在整个执行过程中保持较高水平；而期望工具末端执行器的跟踪误差在大部分执行过程中保持较低水平。
- 有RCM约束情况 ：采用提出的RCM控制方法。通过将工具上标记的白色环点移动到期望的RCM点（标记为红色环）来确定RCM点。与无RCM约束的执行相比，RCM误差显著减小，但期