論文の概要: A Rapid Instrument Exchange System for Humanoid Robots in Minimally Invasive Surgery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.02707v1
- Date: Fri, 03 Apr 2026 04:05:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-06 17:20:24.315044
- Title: A Rapid Instrument Exchange System for Humanoid Robots in Minimally Invasive Surgery
- Title（参考訳）: 低侵襲手術におけるヒューマノイドロボットの高速機器交換システム
- Authors: Bingcong Zhang, Yihang Lyv, Lianbo Ma, Yushi He, Pengfei Wei, Xingchi Liu, Jinhua Li, Jianchang Zhao, Lizhi Pan,
- Abstract要約: 本稿では,没入型遠隔操作型ラピッドインスツルメンツ交換システムを提案する。
本システムは,単一軸対応ドッキングと環境制約リリースに基づく低遅延機構を利用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.137620295313711
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Humanoid robot technologies have demonstrated immense potential for minimally invasive surgery (MIS). Unlike dedicated multi-arm surgical platforms, the inherent dual-arm configuration of humanoid robots necessitates an efficient instrument exchange capability to perform complex procedures, mimicking the natural workflow where surgeons manually switch instruments. To address this, this paper proposes an immersive teleoperated rapid instrument exchange system. The system utilizes a low-latency mechanism based on single-axis compliant docking and environmental constraint release. Integrated with real-time first-person view (FPV) perception via a head-mounted display (HMD), this framework significantly reduces operational complexity and cognitive load during the docking process. Comparative evaluations between experts and novices demonstrate high operational robustness and a rapidly converging learning curve; novice performance in instrument attachment and detachment improved substantially after brief training. While long-distance spatial alignment still presents challenges in time cost and collaborative stability, this study successfully validates the technical feasibility of humanoid robots executing stable instrument exchanges within constrained clinical environments.
- Abstract（参考訳）: ヒューマノイドロボット技術は、最小侵襲手術(MIS)の可能性を実証している。
専用の多腕手術プラットフォームとは異なり、ヒューマノイドロボットの固有のデュアルアーム構成は、外科医が手動で楽器を切り替える自然なワークフローを模倣して、複雑な手順を実行するための効率的な機器交換能力を必要とする。
そこで本研究では,没入型遠隔操作型ラピッドインスツルメンツ交換システムを提案する。
本システムは,単一軸対応ドッキングと環境制約リリースに基づく低遅延機構を利用する。
ヘッドマウントディスプレイ(HMD)によるリアルタイム・ファースト・パーソン・ビュー(FPV)の認識と統合することにより、ドッキング過程における運用上の複雑さと認知的負荷を著しく低減する。
専門家と初心者の比較評価では, 短時間の訓練後, 操作性が高く, 学習曲線が急速に収束し, 装置装着時の初級成績は有意に改善した。
長距離空間アライメントは, 時間的コストと協調的安定性の課題を呈するが, 本研究は, 拘束された臨床環境下で安定な機器交換を行うヒューマノイドロボットの技術的実現可能性を検証することに成功している。
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