論文の概要: Towards Autonomous Instrument Tray Assembly for Sterile Processing Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.01679v1
- Date: Mon, 02 Feb 2026 05:46:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-03 19:28:33.934668
- Title: Towards Autonomous Instrument Tray Assembly for Sterile Processing Applications
- Title（参考訳）: 滅菌処理応用のための自動計装トレーアセンブリの実現に向けて
- Authors: Raghavasimhan Sankaranarayanan, Paul Stuart, Nicholas Ahn, Arno Sungarian, Yash Chitalia,
- Abstract要約: 手術器具を滅菌トレイに分類し,構造的にパックする,完全自動化されたロボットシステムを提案する。
このシステムはビジョンモジュールと6-DOFのStaubli TX2-60Lロボットアームとカスタムのデュアル電磁グリップ、そして輸送中の機器の衝突を減らすルールベースのパッキングアルゴリズムを統合している。
実験により, ツール・ツー・ツール衝突の認識精度が高く, 統計的に有意な減少が認められた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5401898591113814
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The Sterile Processing and Distribution (SPD) department is responsible for cleaning, disinfecting, inspecting, and assembling surgical instruments between surgeries. Manual inspection and preparation of instrument trays is a time-consuming, error-prone task, often prone to contamination and instrument breakage. In this work, we present a fully automated robotic system that sorts and structurally packs surgical instruments into sterile trays, focusing on automation of the SPD assembly stage. A custom dataset comprising 31 surgical instruments and 6,975 annotated images was collected to train a hybrid perception pipeline using YOLO12 for detection and a cascaded ResNet-based model for fine-grained classification. The system integrates a calibrated vision module, a 6-DOF Staubli TX2-60L robotic arm with a custom dual electromagnetic gripper, and a rule-based packing algorithm that reduces instrument collisions during transport. The packing framework uses 3D printed dividers and holders to physically isolate instruments, reducing collision and friction during transport. Experimental evaluations show high perception accuracy and statistically significant reduction in tool-to-tool collisions compared to human-assembled trays. This work serves as the scalable first step toward automating SPD workflows, improving safety, and consistency of surgical preparation while reducing SPD processing times.
- Abstract（参考訳）: Sterile Processing and Distribution (SPD) は外科手術器具の清掃、消毒、検査、組み立てを担当している。
手動検査と計器トレイの準備は、しばしば汚染や計器の破損によって生じる、時間を要する、エラーを起こしやすい作業である。
本研究では,SPD組立ステージの自動化に着目し,手術器具を立体的トレイに分類し,構造的にパックする完全自動化ロボットシステムを提案する。
31の手術器具と6,975の注釈付き画像からなるカスタムデータセットを収集し、YOLO12を用いてハイブリッド認識パイプラインを訓練し、細粒度分類のためのカスケードResNetベースのモデルを構築した。
このシステムは、校正された視覚モジュール、6-DOFのStaubli TX2-60Lロボットアームとカスタムのデュアル電磁グリップ、そして輸送中の機器の衝突を減らすルールベースのパッキングアルゴリズムを統合している。
このパッキングフレームワークは、3Dプリントされた分割器とホルダーを使って楽器を物理的に分離し、輸送中の衝突や摩擦を減らす。
実験により, ツール・ツー・ツール衝突の認識精度が高く, 統計的に有意な減少が認められた。
この作業は、SPDワークフローの自動化、安全性の向上、手術準備の整合性向上に向けたスケーラブルな第一歩として機能し、SPD処理時間を短縮する。
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