在软镜设计方面,创新性地采用了柔性变刚度结构,解决了传统软镜刚度单一的局限性,解决了大弯曲角度下部分肾盏结石可视不可达,术中内窥镜图像易偏置影响医生判断,内镜传统驱动方式易使医生手眼不协调等缺点,配合多自由度转向机构和快速更换接口的设计,显著提升了手术操作的灵活性和安全性。
输尿管软镜手术机器人硬件本体系统创新性地采用 "3+4"混合自由度构型设计,包含术前被动调节机构和术中主动操控机构,实现了手术全过程的灵活控制。该设计充分考虑了泌尿外科手术的特殊需求,可完整覆盖从输尿管到肾盏的手术操作空间。运动控制系统基于 PowerPMAC 平台开发了专用的机器人控制算法,通过 EtherCAT 实时总线技术保证系统快速响应,并配备了多重冗余的安全保护机制。
视觉系统采用高清内窥镜成像方案,实现手术区域的实时高清显示。系统集成了图像增强处理模块,可以优化手术视野的清晰度和对比度。通过三维重建技术,实现手术区域的立体可视化,为医生提供更直观的手术导航信息。系统还配备了手术路径规划功能,可以辅助医生制定最优手术方案。
基于深度学习技术的 AI 辅助系统实现了手术全流程的智能辅助,在术前阶段,系统可以辅助医生进行手术方案规划;在手术过程中,通过实时图像分析实现病变组织的智能识别和手术导航;在术后阶段,系统提供手术质量评估和随访管理功能。通过 AI 系统的辅助,显著提升了手术的精准度和安全性,同时为医生提供了全方位的决策支持。
远程手术操作系统通过神经网络时序预测和实时短轨迹插补算法实现主从映射频率提高,建立了考虑延迟特性的运动补偿的效果多尺度评价体系,实现了大延迟远程手术下的延迟预警机制。
目前项目已申请专利 10 项,授权 3 项,第一代手术机器人样机完成了动物实验研究与尸体实验研究,第二代智能小型化样机正在准备开展动物实验研究。
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