低延时纤维胆道镜机器人驱动控制系统

周涵巍¹，朱心平¹，马有为²，王坤东¹

（1. 上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 200240；2. 上海航天控制技术研究所，上海 201109） 

摘要：纤维胆道镜是胆道系统疾病的诊断和手术治疗的重要工具。但传统的纤维胆道镜操作困难，精度较低。基于传统纤维胆道镜，研制了电动控制遥操作低延时的纤维胆道镜机器人驱动控制系统。设计了钢丝牵引机构和镜体回转机构，进行胆道镜体前端的弯曲和整体回转，实现了行进方向的控制。建立了钢丝牵引机构的死区补偿模型和控制算法，提高了胆道镜方向控制的准确性。基于ARM嵌入式系统和FPGA开发了人机交互系统和复杂运动控制系统，建立了低延时全流程手术模式设计，并进行了验证。结合微型图像传感器，实现了实时视频回传。通过活体猪动物实验，验证了机器人样机的预期设计性能。该机器人操作延时极低，不超过0.402 ms；弯曲定向精度高达1.43°（99.7%置信区间），能够保障胆道手术的安全性和精确性。

关键词：纤维胆道镜，电动控制，低延时，动物实验

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Cite this article

Zhou, H., Zhu, X., Ma, Y. et al. Low Latency Soft Fiberoptic Choledochoscope Robot Control System. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) 30, 43–52 (2025). https://doi.org/10.1007/s12204-024-2709-0