机械工程学报

作者：贺昌岩, 杨洋

单位：北京航空航天大学机械工程及自动化学院 北京 100191

关键词：导纳控制,运动约束,机器人辅助视网膜手术,微力感知控制；

基金：国家自然科学基金（51875011）和国家重点研发计划（2017YFB1302702）资助项目。

在视网膜血管注药手术中，手术器械与眼球巩膜刺入孔和视网膜目标血管处产生接触。为保证手术过程中这两处组织的受力在安全阈值内，提出了一种基于多点接触力的机器人约束控制算法。以手术器械轴部与眼球巩膜的接触力（巩膜力）和器械尖端与视网膜血管的接触力（尖端力）为输入，设计了机器人的导纳控制器。导纳控制器输出机器人坐标系下器械尖端处及巩膜接触位置的速度。这两处的运动速度在转换到同一坐标系下后对机器人进行运动约束。在通过导纳算法控制机器人的速度时，提出了一种非线性速度轨迹规划方法，实现速度的平滑变化。所提出的约束控制算法在硅胶眼球模型上进行了模拟视网膜注药试验，试验结果显示在外部扰动存在的情况下，巩膜力和尖端力均被保持在给定阈值之内，表明了所提出的多点力约束机器人控制算法对提高手术安全方面的有效性。

来源：2021年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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