Multi-Axis Force Sensing in Robotic Minimally Invasive Surgery With No Instrument Modification

手术器械 校准 管(容器) 信号(编程语言) 刚度 弯曲 仪表(计算机编程) 侵入性外科 机器人 声学 工程类 模拟 机械工程 计算机科学 结构工程 物理 人工智能 外科 医学 量子力学 程序设计语言 操作系统
作者
Amir Hossein Hadi Hosseinabadi,Septimiu E. Salcudean
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2103.11116
摘要

This paper presents a novel multi-axis force-sensing approach in robotic minimally invasive surgery with no modification to the surgical instrument. Thus, it is adaptable to different surgical instruments. A novel 6-axis optical force sensor, with local signal conditioning and digital electronics, was mounted onto the proximal shaft of a da Vinci EndoWrist instrument. A new cannula design comprising an inner tube and an outer tube was proposed. The inner tube is attached to the cannula interface to the robot base through a compliant leaf spring with adjustable stiffness. It allows bending of the instrument shaft due to the tip forces. The outer tube mechanically filters out the body forces from affecting the instrument bending behavior. A mathematical model of the sensing principle was developed and used for model-based calibration. A data-driven calibration based on a shallow neural network architecture comprising a single 5-nodes hidden layer and a 5x1 output layer is discussed. Extensive testing was conducted to validate that the sensor can successfully measure the lateral forces and moments and the axial torque applied to the instruments distal end within the desired resolution, accuracy, and range requirements.

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
swslgd发布了新的文献求助10
1秒前
wyling完成签到,获得积分10
2秒前
小涵发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
Hou完成签到,获得积分10
4秒前
NINISO发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
孙文杰完成签到 ,获得积分10
5秒前
英姑应助一个小胖子采纳,获得10
7秒前
科研通AI6.3应助fortune采纳,获得10
8秒前
8秒前
Linky完成签到 ,获得积分10
8秒前
无极微光应助Pan采纳,获得20
11秒前
_升_发布了新的文献求助10
11秒前
hhhhh发布了新的文献求助10
11秒前
wangboy39完成签到,获得积分10
12秒前
swslgd完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
13秒前
Mississippiecho完成签到,获得积分10
14秒前
科研通AI2S应助蛋黄派采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
Mxxxc应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
芬芬发布了新的文献求助10
17秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得30
17秒前
Twonej应助科研通管家采纳,获得30
17秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
清野应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
Twonej应助科研通管家采纳,获得30
18秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
Astro应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
19秒前
19秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
高分求助中
液晶指向矢仿真分析数据集 8888
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Petrology and Plate Tectonics 500
Writing Systems 500
A Handbook of User Experience Research & Design in Libraries 400
Understanding Modeling and Simulation of Polymerization Reactions 400
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 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6896799
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8592409
关于积分的说明 18244363
捐赠科研通 6293693
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3060847
关于科研通互助平台的介绍 2079818
邀请新用户注册赠送积分活动 2038622