一种用于机器人手术培训的具有触觉反馈框架的实验性模块化器械

An Experimental Modular Instrument With a Haptic Feedback Framework for Robotic Surgery Training

机器人辅助手术具有显著的临床优势，但很大程度上消除了直接触觉反馈，增加了工具-组织交互力过大的风险。尽管近期商用系统已开始引入力反馈，但其高昂成本限制了可及性，尤其是在手术训练中。本文提出了一种集成实时触觉反馈框架的模块化实验机器人腹腔镜器械。该器械采用腕部安装的力/力矩传感器估算工具-组织交互力，同时避免了尖端安装传感器在耐用性和集成性方面的挑战。通过开发触觉反馈框架，提取外部接触力并渲染至触觉设备，生成稳定且具有感知意义的反馈。该器械被集成至机器人手术训练系统（RoboScope），并通过一项包含力调节任务的受控用户研究进行评估。实验结果表明，与仅视觉反馈相比，触觉反馈显著提升了任务成功率、力调节精度及任务效率。所提出的器械能够实现稳定、高保真的触觉交互，支持有效的机器人手术训练。