随着新技术的涌现与应用，特别是力/触觉交互设备的发展和应用，使得以机械臂和力/触觉设备为基础的遥操作系统不断在各行各业兴起，特别是在危险的环境中代替人工执行复杂的柔性操作，如，在火灾、深水环境、核辐射环境下进行物资抢救。近些年，在康复医学领域，遥操作系统成为机器人辅助的微创手术首选，但由于当前技术局限，主端手控器的力测量范围有限，从端手术机器人无法安装精确的力/触觉传感器，极大限制了机器人辅助的微创外科手术，同时也对机器人辅助的遥操作手术系统提出新的挑战。譬如，如何设计遥操作控制技术以及遥操作系统主、从端的力反馈技术实现精准的脑神经外科微创手术成为全世界科研工作者聚焦的前沿。

1. 加入磁流变的主端手控器自适应控制

磁流变（MR）作为一种可变阻抗的特殊液体已经应用在建筑业、工业等领域，并表现出力可控、高稳定性和可靠性的特点。由于目前电机的技术局限，市场上已有的手控器可以精确反映柔性力却无法精确反映刚度大的力，势必造成机器人辅助的微创手术系统无法应用于临床。针对此问题，基于MR执行机构的精确力测量主端手控器设备以及自适应控制，根据实际接触力自适应改变磁流变液阻抗以及调节磁场强弱从而实现精确大量程测力，在提高力/触觉设备的稳定性基础上增加其自适应性，使得力测量设备不仅可以感知头发的“轻”还可以精确感知骨头的“重”。

2. 带有力/触觉信息的虚拟动力学环境建模技术

在微创手术中，传统的虚拟环境建模往往依靠CT、核磁图像等二维几何建模，并未包含力/触觉信息，这便限制了机器人辅助的微创手术系统应用于脑神经外科等临床使用。基于精确的主端手控器设备和从端力传感器，以及医学二维图像数据建立的三维虚拟动力学环境不仅可以同时反映遥操作手术主从端的位姿等状态信息还可以同时反映出力/触觉信息，提高手术的精准度，实现微小创伤。虚拟动力学模型不仅可以作为手术导航系统，还可以用于培训医师，指导医师学习神经外科手术。

3. 时延下的遥操作系统控制

当前机器人辅助的遥操作手术系统主要使用5G网络，不可避免的存在通信网络时延，针对时延下 的遥操作手术系统的稳定性控制是确保微创手术的前提，是实现精准微创手术的必要条件。特别是针对机器人辅助的手术遥操作系统，通常需要医师同时使用双手主端操作单一手术机器人（从端）的复杂网络结构，时延下的遥操作系统控制可以实现机器人辅助的遥操作系统应用于临床。

虚拟动力学环境遥操作平台

遥操作系统平台