Soft Hybrid Actuated Hierarchical Bronchoscope Robot for Deep Lung Examination

灵活性(工程) 导管 计算机科学 机器人 模拟 人工智能 医学 外科 数学 统计 内科学
作者
Jingyu Zhang,Qin Fang,Pingyu Xiang,Rong Xiong,Yue Wang,Haojian Lu
出处
期刊:IEEE robotics and automation letters 卷期号:9 (1): 811-818 被引量:2
标识
DOI:10.1109/lra.2023.3337689
摘要

Lungdiseases are becoming one of the world's most serious health issues. Soft bronchoscope robots can achieve safe and controllable lung navigation, which will be crucial for the future early examination of lung diseases. However, due to the single driving method, the large size, and insufficient flexibility of conventional bronchoscopes, it is challenging to examine diseases in deep lungs. In this study, a small-scale soft hybrid actuated hierarchical bronchoscope robot is proposed, which is composed of an outer tendon-actuated catheter with an outer diameter (OD) of 4.5 mm and an inner magnetic working channel with an OD of 2.4 mm. Besides, model analysis and a control strategy are proposed to characterize and control the hierarchical catheter. By experimental results, the proposed robot shows high trajectory tracking accuracy, with a mean error of 0.187 mm of the hierarchical catheter. The steering and intubation experiments show the increased flexibility of the hierarchical catheter to enter end bronchioles for lung examination. This work explores the application of hierarchical design and hybrid actuation in the examination of lung diseases and is expected to promote the development of the medical field.
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