S'abonner

Generalized Framework for Control of Redundant Manipulators in Robot-Assisted Minimally Invasive Surgery - 23/05/18

Doi : 10.1016/j.irbm.2018.04.001 
J. Sandoval , P. Vieyres , G. Poisson
 PRISME Laboratory, University of Orleans, INSA CVL, France 

Corresponding author.

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
L’accès au texte intégral de cet article nécessite un abonnement.

pages 7
Iconographies 9
Vidéos 0
Autres 0

Abstract

Background

During a Robot-Assisted Minimally Invasive Surgery (RA-MIS), a robot inserts a surgical tool into the patient's body through a surgical device placed at the incision position, known as the trocar. A kinematic constraint, known as Remote Center of Motion (RCM) constraint, is then generated since the tool axis must always pass through the trocar position while the tool-tip executes the surgical task. When a serial manipulator is used, the RCM constraint must be guaranteed by the control system. In this paper, we provide a generalized framework for the dynamic control of redundant manipulators used for RA-MIS. Moreover, we consider the event of desired or unexpected collisions between the robot's body and its environment, e.g. medical staff or operating room equipments.

Methods

In order to guarantee the accomplishment of the surgical task in the event of collisions, we propose a joint compliance strategy, by exploiting the Jacobian null-space. The proposed control framework deals simultaneously with the surgical tool-tip trajectory, the RCM constraint and collisions in the robot's body.

Results

Simulations were conducted to validate the effectiveness of the proposed formulation, using the dynamic model of a Kuka LBR 7 iiwa R800 robot arm. Results showed that the distance between the tool axis and the trocar position never increases more than 0.5 mm, even in case of collisions.

Conclusions

The results showed the capacity of the proposed framework to simultaneously comply the three tasks: the tool-tip trajectory, the RCM constraint and joint compliance in case of collisions in the robot's body, always respecting the priority order between the tasks.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

A generalized Framework for RA-MIS using serial redundant robots is proposed.
A strict priority torque-controller allows to simultaneously execute the tasks.
Performance of the surgical task is preserved during contact with the robot's body.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Robot-Assisted Minimally Invasive Surgery, RCM constraint, Redundant robot, Torque-control


Plan


© 2018  AGBM. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Ajouter à ma bibliothèque Retirer de ma bibliothèque Imprimer
Export

    Export citations

  • Fichier

  • Contenu

Vol 39 - N° 3

P. 160-166 - juin 2018 Retour au numéro
Article précédent Article précédent
  • Interoperable Infrastructure and Implementation of a Health Data Model for Remote Monitoring of Chronic Diseases with Comorbidities
  • P. Finet, B. Gibaud, O. Dameron, R. Le Bouquin Jeannès
| Article suivant Article suivant
  • Building Automation, an Acceptable Solution to Dependence? Responses Through an Acceptability Survey About a Sensors Platform
  • F. Barnier, R. Chekkar

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
L’accès au texte intégral de cet article nécessite un abonnement.

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
L’achat d’article à l’unité est indisponible à l’heure actuelle.

Déjà abonné à cette revue ?

Elsevier s'engage à rendre ses eBooks accessibles et à se conformer aux lois applicables. Compte tenu de notre vaste bibliothèque de titres, il existe des cas où rendre un livre électronique entièrement accessible présente des défis uniques et l'inclusion de fonctionnalités complètes pourrait transformer sa nature au point de ne plus servir son objectif principal ou d'entraîner un fardeau disproportionné pour l'éditeur. Par conséquent, l'accessibilité de cet eBook peut être limitée. Voir plus

Mon compte


Plateformes Elsevier Masson

Déclaration CNIL

EM-CONSULTE.COM est déclaré à la CNIL, déclaration n° 1286925.

En application de la loi nº78-17 du 6 janvier 1978 relative à l'informatique, aux fichiers et aux libertés, vous disposez des droits d'opposition (art.26 de la loi), d'accès (art.34 à 38 de la loi), et de rectification (art.36 de la loi) des données vous concernant. Ainsi, vous pouvez exiger que soient rectifiées, complétées, clarifiées, mises à jour ou effacées les informations vous concernant qui sont inexactes, incomplètes, équivoques, périmées ou dont la collecte ou l'utilisation ou la conservation est interdite.
Les informations personnelles concernant les visiteurs de notre site, y compris leur identité, sont confidentielles.
Le responsable du site s'engage sur l'honneur à respecter les conditions légales de confidentialité applicables en France et à ne pas divulguer ces informations à des tiers.


Tout le contenu de ce site: Copyright © 2026 Elsevier, ses concédants de licence et ses contributeurs. Tout les droits sont réservés, y compris ceux relatifs à l'exploration de textes et de données, a la formation en IA et aux technologies similaires. Pour tout contenu en libre accès, les conditions de licence Creative Commons s'appliquent.