眼科手术器械操作黏弹性组织的导纳控制方法

作者：郑昱; 贺昌岩; 林闯; 韩少峰; 广晨汉; 陈子路; 杨洋^*

来源：机器人, 2021, 43(03): 289-295.

DOI：10.13973/j.cnki.robot.200497

• 眼科手术
• 黏弹性接触模型
• 导纳控制
• 接触力控制

基于广义Maxwell黏弹性模型建立手术器械与眼组织之间的黏弹性接触模型,并通过力松弛实验对接触模型的参数进行辨识.进而在此基础上提出一种导纳控制方法,通过控制手术器械的位移实现对接触力的控制.该方法将传统的导纳控制器替换为比例-积分(PI)控制器,从而将黏弹性接触模型中的理想微分环节替换为1阶微分环节.替换后,在低频段,尤其是频率趋近于0时的幅频响应可得到提升并保持稳定,从而避免幅频响应过低导致的接触力衰减.通过对离体猪眼球进行力控制实验验证了该控制方法的有效性.实验结果表明,阶跃力平均误差约为4.6%,响应时间约为2.5 s,无明显超调,并可实现一定频率的正弦力输出.阶跃力输出精度可以满足机器人辅助眼科手术的要求.

• 单位
  北京航空航天大学; 自动化学院