طراحی یک ساختارکنترلی مقاوم مبتنی بر انعکاس نیرو با قابلیت انتقال بر خط اختیار عملیات در سامانه هپتیک دوکاربره آموزش جراحی

در این تحقیق یک ساختار کنترلی مبتنی بر انعکاس نیرو برای سامانه هپتیک آموزش جراحی توسعه داده می‌شود. در سامانه هپتیک آموزش جراحی عملیات جراحی به صورت مشارکتی توسط استاد و دستیار انجام می‌شود. مشارکت هر یک از این دو جراح در عملیات توسط کنسولهای هپتیکی که در اختیار دارند امکانپذیر می‌شود. علیرغم آنکه عملیات اصلی به طور پیش‌فرض توسط دستیار انجام می‌شود، استاد می‌تواند در صورت بروز انحراف از سوی دستیار در عملیات مداخله نماید و اشتباهات احتمالی دستیار را تصحیح نماید. برای آنکه استاد قادر باشد در حین انجام عملیات، اختیار عمل را از دستیار به خود منتقل نماید، نیروی دست استاد در مواقع لزوم از طریق سامانه هپتیک به دستان دستیار منتقل می‌شود. با استفاده از سامانه هپتیک، موقعیت دستیار به سمت استاد منتقل می‌شود تا از این طریق استاد اطلاعات موقعیت لحظه‌ای ابزار جراحی را در اختیار داشته باشد. کنترل‌کننده های پایدارساز برای هر یک از کنسول های هپتیک توسعه داده می‌شود. پایداری کلی مجموعه با استفاده از روش »پایداری ورودی به حالت « تحلیل می‌شود. نتایج شبیه سازی صحت عملکرد ساختار کنترلی پیشنهادی را تایید می‌کنند.

A Robust Controller with Online Authority Transformation for Dual User Haptic Training System

In this study, a force reflection control structure is developed for the surgery training haptic system. In the surgery training haptic system, the surgical operation is cooperatively performed by a trainer and a trainee. The participation of each surgeon in the operation is established through their own haptic consoles. Although the operation is primarily performed by the trainee, the trainer is able to interfere into the procedure in case of observing any deviation on the part of trainee and correct the probable mistakes. To transform the task authority between the trainer and the trainee, the hand force of the trainer is reflected to the hands of the trainee. Utilizing the haptic system, the position of the trainee is transformed to the hands of the trainer, thus the trainer has necessary information regarding the current position of the surgical operation. Stabilizing controllers are developed for each haptic console. The stability of the closed loop system is analyzed using the InputtoState Stability (ISS) approach. The simulation results confirmed the appropriate performance of the proposed structure.