挠性针的受控导向

摘要

一种机器人系统，其使用成像确定挠性针的位置，以在所述针插入软组织的过程中对其进行导向。控制系统计算击中期望靶的针尖端轨迹，同时避开途中潜在的危险障碍物。使用逆运动学算法，计算引起尖端遵循所述轨迹所需的对针底部的操纵，使得机器人能够执行受控的针插入。将挠性针插入到可变形组织模拟为由虚拟弹簧支撑的线性梁，其中，弹簧的刚度系数沿针变化。对针的运动学正解和运动学逆解进行分析性求解，以能够进行实时的路径计划和校正。通过在透视图像上执行的图像处理探测针的形状。由测得的针的形状计算组织的刚度特性。

主权项

1、一种用于根据预定轨迹将具有尖端的针插入组织中的系统，包括：机器人，其用于操纵所述针进入所述组织；成像系统，其用于实时探查所述针的轨迹；以及控制系统，其根据所述探查到的轨迹和所述预定轨迹之间的差别控制所述机器人的运动，其中，所述控制器将所述针的模型用作具有多个与其侧向连接的虚拟弹簧以模拟由所述组织施加于所述针上的侧向力的挠性梁，并由所述多个虚拟弹簧对所述针的影响确定所述针通过所述组织的轨迹。