已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Shape-Aware Whole-Body Control for Continuum Robots with Application in Endoluminal Surgical Robotics

避障 人工智能 适应性 机器人学 雅可比矩阵与行列式 计算机科学 机器人 视觉伺服 控制工程 控制器(灌溉) 计算机视觉 成像体模 残余物 弹道 代表(政治) 模型预测控制 夹持器 工程类 鲁棒控制 障碍物 任务(项目管理) 控制系统 操作员(生物学) 路径(计算) 运动学 机器人运动学 运动规划 控制理论(社会学) 医疗机器人 运动控制 模拟 控制(管理)
作者
Mohammadreza Kasaei,Mostafa Ghobadi,Mohsen Khadem
标识
DOI:10.48550/arxiv.2510.12332
摘要

This paper presents a shape-aware whole-body control framework for tendon-driven continuum robots with direct application to endoluminal surgical navigation. Endoluminal procedures, such as bronchoscopy, demand precise and safe navigation through tortuous, patient-specific anatomy where conventional tip-only control often leads to wall contact, tissue trauma, or failure to reach distal targets. To address these challenges, our approach combines a physics-informed backbone model with residual learning through an Augmented Neural ODE, enabling accurate shape estimation and efficient Jacobian computation. A sampling-based Model Predictive Path Integral (MPPI) controller leverages this representation to jointly optimize tip tracking, backbone conformance, and obstacle avoidance under actuation constraints. A task manager further enhances adaptability by allowing real-time adjustment of objectives, such as wall clearance or direct advancement, during tele-operation. Extensive simulation studies demonstrate millimeter-level accuracy across diverse scenarios, including trajectory tracking, dynamic obstacle avoidance, and shape-constrained reaching. Real-robot experiments on a bronchoscopy phantom validate the framework, showing improved lumen-following accuracy, reduced wall contacts, and enhanced adaptability compared to joystick-only navigation and existing baselines. These results highlight the potential of the proposed framework to increase safety, reliability, and operator efficiency in minimally invasive endoluminal surgery, with broader applicability to other confined and safety-critical environments.
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
1秒前
1秒前
小吴发布了新的文献求助30
2秒前
5秒前
6秒前
GingerF应助didi采纳,获得50
6秒前
小二郎应助xiaomaxia采纳,获得10
8秒前
完美世界应助鸢也采纳,获得10
9秒前
9秒前
13秒前
15秒前
16秒前
18秒前
xiaomaxia完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
Mo_Hog发布了新的文献求助10
21秒前
无极微光应助灰色与青采纳,获得20
21秒前
22秒前
顺利的初曼完成签到,获得积分10
23秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
23秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
24秒前
小白发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
Kao应助yangican采纳,获得10
25秒前
Kao应助yangican采纳,获得10
26秒前
xxx完成签到 ,获得积分10
28秒前
李大白完成签到 ,获得积分10
28秒前
大模型应助拓拓采纳,获得10
28秒前
亦然发布了新的文献求助10
29秒前
领导范儿应助ruhe采纳,获得10
30秒前
31秒前
Jasper应助susu采纳,获得10
32秒前
chemistry606完成签到 ,获得积分10
33秒前
慈祥的蛋挞完成签到 ,获得积分10
37秒前
maf2007完成签到,获得积分10
37秒前
哇哈完成签到 ,获得积分10
38秒前
宝剑葫芦完成签到 ,获得积分10
38秒前
高分求助中
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
Handbook of Luminescence Dating 500
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
Introduction to Industrial/Organizational Psychology 400
Advances in Design and Control Robust Adaptive Control: Deadzone-Adapted Disturbance Suppression 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 6925971
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8614853
关于积分的说明 18276000
捐赠科研通 6345851
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3071872
关于科研通互助平台的介绍 2104602
邀请新用户注册赠送积分活动 2049048