Visual Attention Based Cognitive Human-Robot Collaboration for Pedicle Screw Placement in Robot-Assisted Orthopedic Surgery

目前的骨科机器人系统主要关注导航，帮助外科医生定位导管，但仍需要手动钻孔和螺钉固定。自动化这项任务不仅要求高精度和安全性，因为手术工具和骨骼之间存在复杂的物理交互，而且在没有充分人类监督的情况下执行时还存在重大风险。由于这涉及连续的物理交互，机器人应该与外科医生合作，理解人类意图，并始终包括外科医生在内。为了实现这一点，本文提出了一种新的认知人机协作框架，包括直观的增强现实触觉人机界面、基于视觉注意力的外科医生模型和机器人的共享交互控制方案。本文提出了一个用于骨科手术的机器人平台的用户研究，以说明所提出方法的性能。结果表明，所提出的人机协作框架在安全性和人体工程学方面优于全机器人和全人类控制。

该论文提出了一种新的认知人机协作框架，旨在解决当前骨科手术机器人系统在自动化钻孔和螺丝固定方面存在的问题，包括需要高精度和安全性以及需要人类监督的风险。

该论文提出了一种新的认知人机协作框架，包括直观的AR触觉人机界面、基于视觉注意力的外科医生模型和共享交互控制方案，以提高手术机器人的安全性和人体工程学表现。

该论文进行了用户研究，证明了提出的人机协作框架在安全性和人体工程学方面优于完全由机器人和完全由人类控制。论文还提供了使用的数据集和实验设计，以及开放源代码。

最近的相关研究包括“基于机器学习的手术机器人系统”和“机器人辅助骨科手术导航系统”。