論文の概要: Robotic Eye-in-hand Visual Servo Axially Aligning Nasopharyngeal Swabs with the Nasal Cavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.12437v1
- Date: Thu, 22 Aug 2024 14:36:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-23 13:32:07.522475
- Title: Robotic Eye-in-hand Visual Servo Axially Aligning Nasopharyngeal Swabs with the Nasal Cavity
- Title（参考訳）: 鼻腔内鼻咽喉頭水腫に対するロボットアイインハンドビジュアルサーボの有用性
- Authors: Peter Q. Lee, John S. Zelek, Katja Mombaur,
- Abstract要約: 鼻咽喉科検査は、新型コロナウイルス(COVID-19)を含む呼吸器疾患を診断するための培養物を集める方法である。
NPスワブテストの重要な構成要素は、スワブを鼻腔に適切に合わせることで、過度な不快感や怪我を起こさないように、間違った通路を下ることである。
我々の研究は視覚誘導型パイプラインを作成し、ロボットアームが患者の鼻孔に対して適切に位置決めし、NPスワブをオリエントにすることができるようにした。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.209758868768353
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The nasopharyngeal (NP) swab test is a method for collecting cultures to diagnose for different types of respiratory illnesses, including COVID-19. Delegating this task to robots would be beneficial in terms of reducing infection risks and bolstering the healthcare system, but a critical component of the NP swab test is having the swab aligned properly with the nasal cavity so that it does not cause excessive discomfort or injury by traveling down the wrong passage. Existing research towards robotic NP swabbing typically assumes the patient's head is held within a fixture. This simplifies the alignment problem, but is also dissimilar to clinical scenarios where patients are typically free-standing. Consequently, our work creates a vision-guided pipeline to allow an instrumented robot arm to properly position and orient NP swabs with respect to the nostrils of free-standing patients. The first component of the pipeline is a precomputed joint lookup table to allow the arm to meet the patient's arbitrary position in the designated workspace, while avoiding joint limits. Our pipeline leverages semantic face models from computer vision to estimate the Euclidean pose of the face with respect to a monocular RGB-D camera placed on the end-effector. These estimates are passed into an unscented Kalman filter on manifolds state estimator and a pose based visual servo control loop to move the swab to the designated pose in front of the nostril. Our pipeline was validated with human trials, featuring a cohort of 25 participants. The system is effective, reaching the nostril for 84% of participants, and our statistical analysis did not find significant demographic biases within the cohort.
- Abstract（参考訳）: 鼻咽喉科検査は、新型コロナウイルス(COVID-19)を含む様々な種類の呼吸器疾患を診断するための培養物を集める方法である。
このタスクをロボットに委譲することは、感染リスクを減らし、医療システムを強化するという点で有益であるが、NPスワブテストの重要な要素は、過度の不快感や怪我を引き起こすことなく、鼻腔にスワブを適切に合わせることである。
ロボットNPスワビングに関する既存の研究は、典型的には患者の頭部が固定器内に保持されていると仮定している。
これはアライメントの問題を単純化するが、患者が通常無起立している臨床シナリオと類似している。
その結果、我々の研究は視覚誘導型パイプラインを作成し、計装されたロボットアームが、自立患者の鼻孔に対して、NPスワブを適切に位置決めし、オリエントにすることができるようにした。
パイプラインの最初のコンポーネントは、あらかじめ計算されたジョイントルックアップテーブルで、腕が指定されたワークスペース内の患者の任意の位置を満足できるようにし、ジョイントリミットを回避する。
我々のパイプラインは、コンピュータビジョンのセマンティック・フェイスモデルを利用して、エンドエフェクターに配置された単眼のRGB-Dカメラに対して、顔のユークリッドのポーズを推定する。
これらの推定は、多様体状態推定器上の無刺激カルマンフィルタと、スワブを鼻孔の前にある指定されたポーズに移動させるポーズに基づく視覚サーボ制御ループに渡される。
我々のパイプラインは、25人の参加者によるコホートを含むヒトの治験で検証された。
このシステムは有効であり、参加者の84%に近づき、統計学的にはコホート内で有意な人口統計バイアスは見つからなかった。
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