基于单目视频的手术器械相对工作空间估计方法

由于单目手术视频的镜头参数未知，仅凭该单目图像难以准确估算内镜镜头下的手术器械的三维坐标．针对这一问题，提出一种手术器械相对工作空间的估计方法．首先，对用U-Net网络分割后的掩膜图像进行直线检测，对图像坐标系下的直线映射到参数空间上的点进行聚类，从而优化直线检测效果．然后，利用边缘线段的相对几何位置特征对因网络分割效果欠佳导致的边缘线段残缺进行补足，从而提取出与目标边缘高度拟合的完整线段.结合目标器械实际尺寸与图像尺寸间的比例关系，利用平行线在投影平面上的消隐点特性计算出目标器械目标点处的实际三维坐标．最后，进行测距实验和轨迹跟踪实验.实验结果表明：该方法较磁导航传感器准确度高、鲁棒性强，距离测量精度可达2.658 1 mm，轨迹拟合度达91.2%，满足实际情况下手术器械相对工作空间的估算要求．     

微创手术机器人丝传动器械的夹持力补偿模型

稳定有效的手术器械夹持力输出是保证机器人辅助微创手术顺利完成的基本条件.为实现手术器械夹持力的稳定输出,有效提高微创手术(MIS)机器人手术操作质量,提出了一种基于夹持力预测的力补偿模型.在此基础上计算了器械不同姿态下的开合关节驱动力矩的补偿量,利用该方法所构建的夹持力补偿模型可应用于对丝传动手术器械夹持力的输出控制中.该建模方法的优点是只需要用到姿态信息与夹持力信息两种数据,而无需考虑器械传动中间环节中的各种复杂因素对夹持力的影响.最后,通过基于样机系统的实验研究验证了所提出的微创手术机器人丝传动器械夹持力补偿建模方法的可行性.