基于Preisach模型的微创手术器械钢丝绳驱动滞回特性分析与建模

来源：机器人杂志2024年第6期北京时间：

作者：牛国君, 朱姚俊

摘要：微创手术中，在手术器械末端不安装传感器的条件下，系统仍需要得到末端准确的位置信息，以保证控制精度和医生手眼协调控制的一致性。为解决这一问题，本文基于改进Preisach模型的原理建立钢丝绳驱动手术器械传动模型，并采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ（nondominated sorting genetic algorithm Ⅱ）对模型的参数进行辨识，基于该模型对手术器械进行运动补偿。首先搭建微创手术器械钢丝绳驱动实验平台，其次采集电机传动信息与末端执行器运动信息，最后开展模型辨识和验证，得到模型的最大误差小于1°。为检验该算法的有效性，将该算法与线性回归、随机森林和神经网络方法进行对比，得出该算法综合指标最优，具有精度高、结果稳定、过拟合程度小等特点。

关键词：微创外科手术, 钢丝绳驱动手术器械, 改进Preisach模型, 遗传算法, 多目标优化