論文の概要: MagRobot:An Open Simulator for Magnetically Navigated Robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.05992v1
- Date: Fri, 06 Mar 2026 07:51:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.981975
- Title: MagRobot:An Open Simulator for Magnetically Navigated Robots
- Title（参考訳）: MagRobot:磁気操作ロボットのためのオープンシミュレータ
- Authors: Heng Wang, Haoyu Song, Jiatao Zheng, Yuxiang Han, Kunli Wang,
- Abstract要約: 我々は,磁気誘導ロボットの研究,設計,ベンチマークを容易にするための,初のユニバーサルなオープンソースシミュレーションプラットフォームを提案する。
シミュレータは直感的なグラフィカルユーザインタフェースを備えており,磁気ナビゲーションシステムの設計,可視化,解析を効率的に行うことができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.215739803953908
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Magnetic navigation systems, including magnetic tracking systems and magnetic actuation systems, have shown great potential for occlusion-free localization and remote control of intracorporeal medical devices and robots in minimally invasive medicine, such as capsule endoscopy and cardiovascular intervention. However, the design of magnetically navigated robots remains heavily reliant on experimental prototyping, which is time-consuming and costly. Furthermore, there is a lack of a consistent experimental environment to compare and benchmark the hardware and algorithms across different magnetic navigation systems. To address these challenges, we propose the first universal open-source simulation platform to facilitate research, design and benchmarking of magnetically navigated robots. Our simulator features an intuitive graphical user interface that enables the user to efficiently design, visualize, and analyze magnetic navigation systems for both rigid and soft robots. The proposed simulator is versatile, which can simulate both magnetic actuation and magnetic tracking tasks in diverse medical applications that involve deformable anatomies. The proposed simulator provides an open development environment, where the user can load third-party anatomical models and customize both hardware and algorithms of magnetic navigation systems. The fidelity of the simulator is validated using both phantom and ex vivo experiments of magnetic navigation of a continuum robot and a capsule robot with diverse magnetic actuation setups. Three use cases of the simulator, i.e., bronchoscopy, endovascular intervention, and gastrointestinal endoscopy, are implemented to demonstrate the functionality of the simulator. It is shown that the configuration and algorithms of magnetic navigation systems can be flexibly designed and optimized for better performance using the simulator.
- Abstract（参考訳）: 磁気トラッキングシステムや磁気アクチュエータシステムを含む磁気ナビゲーションシステムは、カプセル内視鏡や心臓血管介入などの最小侵襲医療において、企業内医療機器やロボットの閉塞非局在化と遠隔操作に大きな可能性を示している。
しかし、磁気誘導ロボットの設計は、時間とコストのかかる実験的なプロトタイピングに大きく依存している。
さらに、異なる磁気ナビゲーションシステム間でハードウェアとアルゴリズムを比較し、ベンチマークする一貫した実験環境が欠如している。
これらの課題に対処するために,磁気誘導ロボットの研究,設計,ベンチマークを容易にする,初のオープンソースシミュレーションプラットフォームを提案する。
我々のシミュレーターは直感的なグラフィカルユーザインタフェースを備えており、ユーザーは剛性ロボットとソフトロボットの両方の磁気ナビゲーションシステムを効率的に設計、視覚化、分析することができる。
提案したシミュレータは汎用的であり、変形可能な解剖学を含む様々な医学応用における磁気アクチュエーターと磁気トラッキングタスクの両方をシミュレートすることができる。
提案したシミュレータはオープンな開発環境を提供しており、ユーザはサードパーティの解剖モデルを読み込んで、磁気ナビゲーションシステムのハードウェアとアルゴリズムの両方をカスタマイズすることができる。
シミュレータの忠実さは、連続体ロボットと多種多様な磁気アクチュエータを備えたカプセルロボットの磁気ナビゲーションの幻と外界の実験の両方を用いて検証される。
シミュレータの機能を示すため, 気管支鏡検査, 血管内挿術, 消化管内視鏡の3症例を施行した。
磁気ナビゲーションシステムの構成とアルゴリズムを柔軟に設計し、シミュレータによる性能向上のために最適化できることが示されている。
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