视网膜显微手术机器人的约束运动规划及仿真

来源：机器人杂志2018年第6期北京时间：

作者：肖晶晶, 杨洋, 沈丽君, 陈亦棋, 张恩来

摘要：为了辅助医生完成视网膜显微手术中精细的手术操作，过滤颤抖、提高精度和稳定性，提出一种生成手术机器人空间运动约束的方法——虚拟固定器（VF）．首先，通过引入手术环境约束和任务约束，采用加权、线性化的多目标约束条件，根据用户的输入设置目标函数，构造了视网膜显微手术中所需的6个虚拟固定器基元．在此基础上，以远程运动中心虚拟约束（RCM VF）的生成为例，通过约束运动基元的组合，推导了复杂约束运动的实现方法．各约束运动基元算法及复杂约束运动算法的仿真结果表明，手术器械可以按照虚拟固定器的定义实现特定的约束运动．最后，在各手术步骤中引入约束运动基元的基础上，在乒乓球和离体猪眼球上进行了手术操作实验，证明了在该虚拟固定器的引导下，视网膜机器人可以完成高难度的手术操作，验证了所提出算法的合理性和有效性．

关键词：视网膜显微手术, 视网膜手术机器人, 虚拟固定器, 约束运动