Diseño y Modelado de un Robot Continuo Compuesto Bioinspirado para Cirugía Mínimamente Invasiva
Autores: Zhang, Gang; Du, Fuxin; Xue, Shaowei; Cheng, Hao; Zhang, Xingyao; Song, Rui; Li, Yibin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño y Modelado de un Robot Continuo Compuesto Bioinspirado para Cirugía Mínimamente Invasiva
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Robot continuum
Cirugía mínimamente invasiva
Bioinspirado
Modelo cinemático
índice de destreza
Algoritmo de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
El robot continuo es un nuevo tipo de robot biónico que se utiliza ampliamente en el campo médico. Sin embargo, la estructura actual del robot continuo limita su aplicación en el campo de la cirugía mínimamente invasiva. En este artículo, se propone un robot continuo compuesto (CCR) inspirado en la biología, que combina el robot continuo de tubos concéntricos (CTR) y el robot continuo con muescas, para diseñar un instrumento quirúrgico mínimamente invasivo de alta destreza. Luego, se estableció un modelo cinemático, considerando la estabilidad de la parte CTR. Se evita la operación inestable del CCR. La simulación del espacio de trabajo muestra que la introducción del robot continuo con muescas expande el espacio de trabajo del CTR. Se proponen los índices de destreza de los robots. La simulación muestra que la destreza del CCR es 1.472 veces mayor que la del CTR. Por último, se optimiza la distribución de longitud del CCR en función del índice de destreza utilizando un algoritmo de optimización de moscas de la fruta. Las simulaciones muestran que el CCR optimizado es más diestro que antes. La destreza del CCR se incrementa en 1.069 veces. Este artículo es fundamental para el desarrollo de instrumentos quirúrgicos mínimamente invasivos de alta destreza, como los utilizados para el cerebro, los vasos sanguíneos, el corazón y los pulmones.
Descripción
El robot continuo es un nuevo tipo de robot biónico que se utiliza ampliamente en el campo médico. Sin embargo, la estructura actual del robot continuo limita su aplicación en el campo de la cirugía mínimamente invasiva. En este artículo, se propone un robot continuo compuesto (CCR) inspirado en la biología, que combina el robot continuo de tubos concéntricos (CTR) y el robot continuo con muescas, para diseñar un instrumento quirúrgico mínimamente invasivo de alta destreza. Luego, se estableció un modelo cinemático, considerando la estabilidad de la parte CTR. Se evita la operación inestable del CCR. La simulación del espacio de trabajo muestra que la introducción del robot continuo con muescas expande el espacio de trabajo del CTR. Se proponen los índices de destreza de los robots. La simulación muestra que la destreza del CCR es 1.472 veces mayor que la del CTR. Por último, se optimiza la distribución de longitud del CCR en función del índice de destreza utilizando un algoritmo de optimización de moscas de la fruta. Las simulaciones muestran que el CCR optimizado es más diestro que antes. La destreza del CCR se incrementa en 1.069 veces. Este artículo es fundamental para el desarrollo de instrumentos quirúrgicos mínimamente invasivos de alta destreza, como los utilizados para el cerebro, los vasos sanguíneos, el corazón y los pulmones.