Diseño y Estudio Experimental de un Sistema Robótico para la Manipulación de Puntos Objetivo en Procedimientos de Mama
Autores: Li, Bing; Muzzammil, Hafiz Muhammad; Zhu, Junwu; Yuan, Lipeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño y Estudio Experimental de un Sistema Robótico para la Manipulación de Puntos Objetivo en Procedimientos de Mama
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistema robótico propuesto
Manipulación del punto objetivo en el seno
Puntos de control
Control óptimo
Manipulación de tejidos blandos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Para lograr la manipulación de punción evitando obstáculos en la cirugía intervencionista de mama, se propone y diseña un sistema robótico basado en la manipulación de puntos objetivo en la mama con tres dedos. En primer lugar, se proponen la estructura y el esquema de control del sistema robótico basado en la manipulación de puntos objetivo en la mama, basándose en el número mínimo de puntos de control requeridos para el control de deformación tridimensional de la mama y en la estructura biónica de la mano humana. Además, se analiza el espacio de trabajo del sistema robótico. Luego, se propone un método de selección de puntos de control óptimos basado en el principio de fuerza resultante mínima para lograr una manipulación precisa del punto objetivo en la mama. Concurrentemente, se desarrolla un marco de manipulación de tejido blando de mama que incorpora un sistema de Control Adaptativo de Referencia de Modelo (MRAC) para mejorar la precisión operativa. Se desarrolla un modelo dinámico del tejido blando de la mama utilizando los datos de fuerza-desplazamiento manipulativa obtenidos durante el proceso de manipulación del tejido blando de la mama con dedos mecánicos para realizar el control de la fuerza manipulativa del tejido mamario. Finalmente, a través de simulaciones y experimentos en tareas de manipulación de puntos objetivo en la mama, los resultados muestran que este sistema robótico puede lograr un control espacial de la posición de la mama en puntos arbitrarios. Mientras tanto, el sistema robótico propuesto en este estudio demuestra un control de alta precisión con una exactitud de aproximadamente 1.158 mm (desviación estándar: 0.119 mm), cumpliendo con los requisitos para la cirugía intervencionista clínica en la manipulación de puntos objetivo.
Descripción
Para lograr la manipulación de punción evitando obstáculos en la cirugía intervencionista de mama, se propone y diseña un sistema robótico basado en la manipulación de puntos objetivo en la mama con tres dedos. En primer lugar, se proponen la estructura y el esquema de control del sistema robótico basado en la manipulación de puntos objetivo en la mama, basándose en el número mínimo de puntos de control requeridos para el control de deformación tridimensional de la mama y en la estructura biónica de la mano humana. Además, se analiza el espacio de trabajo del sistema robótico. Luego, se propone un método de selección de puntos de control óptimos basado en el principio de fuerza resultante mínima para lograr una manipulación precisa del punto objetivo en la mama. Concurrentemente, se desarrolla un marco de manipulación de tejido blando de mama que incorpora un sistema de Control Adaptativo de Referencia de Modelo (MRAC) para mejorar la precisión operativa. Se desarrolla un modelo dinámico del tejido blando de la mama utilizando los datos de fuerza-desplazamiento manipulativa obtenidos durante el proceso de manipulación del tejido blando de la mama con dedos mecánicos para realizar el control de la fuerza manipulativa del tejido mamario. Finalmente, a través de simulaciones y experimentos en tareas de manipulación de puntos objetivo en la mama, los resultados muestran que este sistema robótico puede lograr un control espacial de la posición de la mama en puntos arbitrarios. Mientras tanto, el sistema robótico propuesto en este estudio demuestra un control de alta precisión con una exactitud de aproximadamente 1.158 mm (desviación estándar: 0.119 mm), cumpliendo con los requisitos para la cirugía intervencionista clínica en la manipulación de puntos objetivo.