The Flexible endoscopic robots are expected to form a next-generation surgical robot platform, overcoming the barriers of single-port surgery and Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery (NOTES) with their high lesion accessibility and versatility. However, the flexible endoscopic robots have an inherent hysteresis problem caused by a tendon-sheath mechanism that ensures flexibility yet significantly degrades task performance. Although many previous studies have sought to overcome the hysteresis problem, they have only focused on the analysis of and methods for reducing hysteresis. To the authors’ knowledge, no study has clarified in quantitative manner the effect of surgical tool hysteresis on task performance; thus, it is difficult to determine whether previous methods of hysteresis reduction and compensation are sufficient to maintain efficient surgical performance.
This paper identifies the effect of surgical tool hysteresis on the performance of teleoperated endoscopic tasks. A test platform has been developed with a surgical tool under $5^\circ$ bending accuracy and hysteresis adjustment function. Three bench-top tasks were performed under various intentionally adjusted hysteresis conditions. The experimental results show a clear drop-off in task performance when the hysteresis of bending joint became greater than $10^\circ$.
유연한 내시경 로봇은 뛰어난 병변 접근성과 다용도성 때문에 단일 포트 수술과 Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery (NOTES)의 장벽을 극복하고 차세대 수술 로봇 플랫폼으로 각광받고 있다. 그러나 유연 수술 로봇은 유연성을 보장하기위해 텐던-시스 메커니즘을 사용하며, 이는 고유의 히스테리시스 문제를 야기시키며, 이로 인해 작업 퍼포먼스가 현저히 저하된다. 비록 이전의 많은 연구들이 히스테리시스 문제를 극복하기 위해 노력해 왔지만 히스테리시스를 줄이기 위한 분석과 방법에만 초점을 두었다. 저자의 지식에 따르면 수술 도구 히스테리시스가 작업 퍼포먼스에 미치는 영향을 정량적으로 명확히 분석한 연구는 없었다. 따라서 이전의 연구에서 제안되었던 히스테리시스 감소 및 방법들이 효율적인 수술 퍼포먼스를 유지하기 위해 충분한 지 여부를 결정하는 것은 어렵다. 이 논문은 수술 도구의 히스테리시스가 원격 내시경 작업 퍼포먼스에 미치는 영향을 규명하고자 한다. $5^\circ$ 이하의 정확도를 가지는 수술 도구와 히스테리시스 조절 기능이 포함된 시스템이 개발되었다. 3가지 내시경 벤치 탑 작업은 의도적으로 조절된 다양한 히스테리시스 조건에서 수행되었다. 실험 결과에서 수술 도구의 벤딩 관절의 히스테리시스가 $10^\circ$ 이상 커지면 작업 퍼포먼스가 명확히 떨어짐을 확인하였다.
