医疗机器人技术可以帮助改善和扩大医疗服务的影响力。医疗机器人的一个主要挑战是机器人与患者之间的复杂物理相互作用是必须安全的。这项工作介绍了基于医疗应用中分形阻抗控制(FIC)的最近引入的控制体系结构的初步评估。部署的FIC体系结构在主机和复制机器人之间延迟很强。它可以在接纳和阻抗行为之间在线切换,并且与非结构化环境的互动是强大的。我们的实验分析了三种情况:远程手术,康复和远程超声扫描。实验不需要对机器人调整进行任何调整,这在操作员没有调整控制器所需的工程背景的医疗应用中至关重要。我们的结果表明,可以使用手术刀进行切割机器人,进行超声扫描并进行远程职业治疗。但是,我们的实验还强调了需要更好的机器人实施例,以精确控制3D动态任务中的系统。
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机器人远程操作将使我们能够在危险或偏远的环境中执行复杂的操纵任务,例如行星勘探或核退役所需的。这项工作提出了使用被动分形阻抗控制器(FIC)的新型远程注射架构,该结构并不依赖于主动粘性组件以保证稳定性。与传统的阻抗控制器在理想条件下(无延迟和最大通信带宽)相比,我们提出的方法在交互作用方面产生了更高的透明度,并在我们的远程注射测试方案中证明了卓越的敏捷性和能力。我们还以高达1 s的极端延迟和通信带宽低至10 Hz的极端延迟来验证其性能。所有结果在具有挑战性的条件下使用拟议的控制器时,无论操作员的专业知识如何,所有结果都可以验证一致的稳定性。
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对控制框架的兴趣越来越大,能够将机器人从工业笼子转移到非结构化环境并与人类共存。尽管某些特定应用(例如,医学机器人技术)有了显着改善,但仍然需要一个一般控制框架来改善鲁棒性和运动动力学。被动控制者在这个方向上显示出令人鼓舞的结果。但是,他们通常依靠虚拟能源储罐,只要它们不耗尽能量,就可以保证被动性。在本文中,提出了一个分形吸引子来实施可变的阻抗控制器,该控制器可以保留不依赖能箱的无源性。控制器使用渐近稳定电位场在所需状态周围生成一个分形吸引子,从而使控制器稳健地对离散化和数值集成误差。结果证明它可以在相互作用过程中准确跟踪轨迹和最终效应力。因此,这些属性使控制器非常适合需要在最终效应器上进行鲁棒动态相互作用的应用。
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