This paper rethinks steady-hand robotic manipulation by using a weakly supervised framework that fuses calibration-aware perception with admittance control. Unlike conventional automation that relies on labor-intensive 2D labeling, our framework leverages reusable warm-up trajectories to extract implicit spatial information, thereby achieving calibration-aware, depth-resolved perception without the need for external fiducials or manual depth annotation. By explicitly characterizing residuals from observation and calibration models, the system establishes a task-space error budget from recorded warm-ups. The uncertainty budget yields a lateral closed-loop accuracy of approx. 49 micrometers at 95% confidence (worst-case testing subset) and a depth accuracy of <= 291 micrometers at 95% confidence bound during large in-plane moves. In a within-subject user study (N=8), the learned agent reduces overall NASA-TLX workload by 77.1% relative to the simple steady-hand assistance baseline. These results demonstrate that the weakly supervised agent improves the reliability of microscope-guided biomedical micromanipulation without introducing complex setup requirements, offering a practical framework for microscope-guided intervention.


翻译:本文通过采用一种融合标定感知与导纳控制的弱监督框架,重新思考了稳定操作机器人操控问题。与依赖劳动密集型二维标注的传统自动化方法不同,我们的框架利用可重复使用的预热轨迹来提取隐式空间信息,从而在无需外部基准标记或手动深度标注的情况下,实现标定感知的深度解析感知。通过显式表征观测模型与标定模型的残差,系统从记录的预热数据中建立了任务空间误差预算。该不确定性预算在95%置信度下(最坏情况测试子集)实现了约49微米的横向闭环精度,在大范围平面内移动时实现了≤291微米的深度精度(95%置信区间)。在一项受试者内用户研究(N=8)中,学习得到的智能体相较于基础稳定操作辅助基线,将NASA-TLX总体工作负荷降低了77.1%。这些结果表明,弱监督智能体在不引入复杂设置要求的前提下,提高了显微镜引导生物医学微操作的可信性,为显微镜引导介入提供了实用框架。

0
下载
关闭预览

相关内容

【MIT博士论文】弱监督学习:理论、方法与应用
专知会员服务
33+阅读 · 2025年12月21日
专知会员服务
65+阅读 · 2021年4月22日
浅谈主动学习(Active Learning)
凡人机器学习
32+阅读 · 2020年6月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员