3D Optimal Control Using an Intraoperative Motion Planner for a Curvature-Controllable Steerable Bevel-Tip Needle

斜面 规划师 计算机科学 人工智能 工程类 机械工程
作者
Binxiang Xu,Seong Young Ko,Chen Zhou
出处
期刊:Applied sciences [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:14 (19): 8917-8917 被引量:1
标识
DOI:10.3390/app14198917
摘要

Robotic needle steering has become a topic of interest in intervention surgery. Yet, this surgical procedure poses challenges due to external disturbances and tissue movement. To address these challenges, several novel steering algorithms have been developed to guide the needle precisely from the entry point to the target point. However, some of these algorithms may cause additional trauma to patients. In this paper, we present a 3D optimal control algorithm for a curvature-controllable steerable (CCS) needle, aiming to achieve effective operations with minimal trauma. We derive a kinematics without duty cycle control strategy (needle shaft spin), propose a novel intraoperative motion planner for path replanning, and design a full-state feedback controller for accurate path tracking. A dynamic environment was simulated, and the optimal controller showed a better result (0.01 ± 0.01 mm) than the case (3.86 ± 1.32 mm) using a full-state feedback controller. The demonstration indicates that the optimal control system can safely, effectively, and accurately steer the needle to the target point in a dynamic environment.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
加油鸭应助七海之风采纳,获得10
1秒前
1秒前
3秒前
Happy发布了新的文献求助10
3秒前
铁头霸霸发布了新的文献求助50
6秒前
爆米花应助李白采纳,获得10
6秒前
meimei发布了新的文献求助10
6秒前
DW应助认真浩宇采纳,获得10
7秒前
9秒前
开心熠彤完成签到,获得积分10
10秒前
zhangyuanzhang完成签到,获得积分10
11秒前
香蕉觅云应助花Cheung采纳,获得10
11秒前
FashionBoy应助玄同采纳,获得10
12秒前
13秒前
14秒前
MOOTEA发布了新的文献求助10
16秒前
屿安发布了新的文献求助10
17秒前
优秀的雨筠完成签到 ,获得积分10
18秒前
土豆丝发布了新的文献求助10
18秒前
chenbin1105发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
18秒前
saywhy发布了新的文献求助10
19秒前
李健的小迷弟应助Fiona采纳,获得10
19秒前
Kirtor完成签到,获得积分10
20秒前
22秒前
22秒前
安详苠发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
生椰拿铁完成签到 ,获得积分10
25秒前
李健应助默默的谷蓝采纳,获得10
25秒前
25秒前
Andd完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
26秒前
jason发布了新的文献求助10
27秒前
28秒前
28秒前
可爱的函函应助xiaoshuwang采纳,获得10
28秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 700
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7744120
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9292158
关于积分的说明 20211291
捐赠科研通 7322845
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3307543
关于科研通互助平台的介绍 2459365
邀请新用户注册赠送积分活动 2318371