Mitigating lateral sensing blind spots: A dual-segment bronchoscopic robot with a bioinspired skin.

چکیده اصلی

Lateral force blind spots frequently trigger airway injuries during robotic bronchoscopy. Traditional sensing approaches lack fine spatial resolution, and single-segment robots suffer poor posture adjustment flexibility, worsening unmonitored tissue contact. We integrate a snake-scale-inspired 64-channel gradient piezoelectric film with a dual-segment manipulator to resolve lateral blind spots for secure bronchial navigation. The conformally wrapped sensor delivers fast (<10 ms), precise force detection (R2 > 0.98, RMSE < 0.145 N, CV < 2%) and filters bending pseudo-forces. The dual-segment design enables coordinated proximal-distal motion to avoid overcontact in tortuous lumens. Phantom and ex vivo porcine lung tests confirm real-time force localization, 5.0 N safety alarms, and autonomous tuning to keep contact forces below 3.0 N. This synergistic robot-sensor design supplies a translatable safety control strategy for flexible surgical manipulators.

ترجمه فارسی چکیده

نقاط کور نیروی جانبی اغلب باعث آسیب‌های راه هوایی در برونشوسکوپی رباتیک می‌شوند. رویکردهای سنتی حسگری دقت مکانی ریز ندارند و ربات‌های تک‌بخشی انعطاف‌پذیری ضعیفی در تنظیم وضعیت دارند که تماس با بافت بدون نظارت را بدتر می‌کند. ما یک فیلم پیزوالکتریک گرادیان ۶۴ کاناله الهام گرفته از پوست مار را با یک دستیار دو بخش ادغام می‌کنیم تا نقاط کور جانبی را برای ناوبری ایمن برونش حل کنیم. سنسور پیچیده‌شده، تشخیص سریع (<۱۰ میلی‌ثانیه)، دقیق نیرو (R2 > ۰٫۹۸، RMSE < ۰٫۱۴۵ N، CV < ۲٪) و فیلتر کردن نیروهای کاذب خمیدگی را ارائه می‌دهد. طراحی دو بخش حرکت هماهنگ پروکسی-دیستال را برای جلوگیری از تماس بیش از حد در لومن‌های پیچیده ممکن می‌سازد. تست‌های فانتوم و ریه خوک درون‌زنده، محلی‌سازی واقعی نیرو، هشدار ایمنی ۵٫۰ N و تنظیم خودکار برای حفظ نیروهای تماس زیر ۳٫۰ N را تایید می‌کنند. این طراحی هم‌افزا ربات-سنسور استراتژی کنترل ایمنی قابل ترجمه برای دستیارهای جراحی انعطاف‌پذیر فراهم می‌کند.

متن کامل اصلی