Abstract-En aktiv kanyl är en medicinteknisk produkt som består av tunna, förböjda, teleskoprör som kan möjliggöra många nya kirurgiska ingrepp. Att planera optimala rörelser för dessa enheter är utmanande på grund av deras kinematiska egenskaper, som involverar både strålmekanik och rymdkurvor. I detta dokument föreslår vi en optimeringsbaserad rörelseplaneringsalgoritm som beräknar åtgärder för att vägleda enheten till en målpunkt samtidigt som man undviker hinder i miljön. Plannern använder en förenklad aktiv kanylkinematisk modell som försummar strålmekanik, och fokuserar på att planera för de (bitvis cirkulära) rymdkurvorna. Metoden är avsedd att användas i bildstyrda förfaranden där målet och hindren kan segmenteras från preprocedurbilder. Med tanke på målplatsen, startpositionen och orienteringen, och en geometrisk representation av hinder, beräknar algoritmen insättningslängden och orienteringsvinkeln för varje rör av den aktiva kanylen så att anordningen följer en kollisionsfri väg till målet. Vi formulerar planeringsproblemet som ett begränsat ickelinjärt optimeringsproblem och använder en straffmetod för att omvandla denna formulering till en sekvens av mer lättlösliga oöverskådliga optimeringsproblem. Simuleringar visar optimala vägar för en 3-rörs aktiv kanyl med sfäriska hinder. Algoritmen beräknar vanligtvis planer på mindre än 1 minut på en vanlig PC.
Detta arbete utökar vårt tidigare arbete i rörelseplanering för aktiva kanyler REF, som övervägde undvikande av sfäriska hinder och använde en förenklad kinematisk modell av aktiva kanyler som försummade strålmekanik och lumen interaktioner.
Motion planning for active cannulas
{'venue': '2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems', 'journal': '2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}