本項目設(shè)計并研發(fā)了一套基于硬磁驅(qū)動的微型導(dǎo)絲機器人系統(tǒng)，通過電機驅(qū)動控制導(dǎo)絲的推進與收回，通過機械臂控制永磁鐵改變導(dǎo)絲運動方向，實現(xiàn)導(dǎo)絲導(dǎo)管在血管中的可控運動；基于視覺識別結(jié)果，對機械臂進行軌跡規(guī)劃，實現(xiàn)機械臂與導(dǎo)絲機器人協(xié)同運動控制；通過研發(fā)基于機械臂控制的硬磁導(dǎo)絲機器人的軟件平臺，為使用者提供一個簡潔直觀、易于使用的控制界面。最后進行手術(shù)原理驗證，測試導(dǎo)絲機器人在體外復(fù)雜腔道內(nèi)運動，并能夠應(yīng)用于醫(yī)學(xué)試驗及手術(shù)過程。

本項目期望提高血管介入機器人的自主性、運動精確度，同時完成閉環(huán)的跟蹤控制，提高VIS手術(shù)成功率，降低醫(yī)生的輻射暴露風險。具體體現(xiàn)為：設(shè)計硬磁導(dǎo)絲的結(jié)構(gòu)，使其尖端具有硬磁性，能在機械臂控制磁鐵引導(dǎo)下完成定向彎曲和定向行進目標；設(shè)計面向心血管介入手術(shù)場景的導(dǎo)絲導(dǎo)管驅(qū)動裝置，實現(xiàn)導(dǎo)絲導(dǎo)管的獨立雙向驅(qū)動和在分叉血管中方向選擇與導(dǎo)絲伸出動作；利用機器學(xué)習(xí)算法對導(dǎo)絲尖端進行圖像識別，并基于識別結(jié)果對機械臂進行軌跡規(guī)劃與實時控制，使機械臂平穩(wěn)、快速地到達指定位姿。

搭建了硬磁驅(qū)動的血管介入導(dǎo)絲機器人硬件與軟件系統(tǒng)；建立了cosserat rod模型，計算在特定磁場下導(dǎo)絲的變形；識別血管范圍并篩選最優(yōu)路徑；實現(xiàn)血管中導(dǎo)絲導(dǎo)管自主推進與收回；實現(xiàn)導(dǎo)絲導(dǎo)管在指定路徑中自主轉(zhuǎn)彎，進入岔路；實時檢查導(dǎo)絲是否走入錯誤路徑，如果走入錯誤路徑，則退回修正，直到走入指定路徑；實現(xiàn)系統(tǒng)的全過程自動化，無需人手操作；在緊急情況下可以使用手柄控制系統(tǒng)，對導(dǎo)絲運動進行干預(yù)。