Diseño de un mecanismo estáticamente equilibrado de cinco grados de libertad con funcionalidad multidireccional
Autores: Essomba, Terence
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Diseño de un mecanismo estáticamente equilibrado de cinco grados de libertad con funcionalidad multidireccional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Mecanismo equilibrado estáticamente
Cinemática
Instrumentos quirúrgicos
Efector final
Sistema mecánico
Equilibrio estático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Un mecanismo estáticamente equilibrado se diseña como una solución potencial para la colocación de instrumentos quirúrgicos. Se propone su cinemática con cinco grados de libertad que desacopla los movimientos lineales y angulares para ese objetivo. El movimiento lineal de su efector final es proporcionado por un enlace de paralelogramo clásico. Para mejorar su adaptabilidad, un sistema mecánico permite reorientar el mecanismo de posición en tres modos de trabajo diferentes (horizontal, hacia arriba y hacia abajo) mientras se preserva su equilibrio estático. Basado en el concepto mecánico, se presenta una condición de equilibrio estático uniformizada que considera todos los modos de trabajo. La orientación del efector final es proporcionada por un mecanismo desacoplado esférico. Este genera un centro de movimiento remoto que es altamente representativo de la cinemática en los requisitos quirúrgicos. Basado en la cinemática del mecanismo, se estudia la evolución de su energía potencial gravitacional. Se proponen entonces dos conceptos mecánicos diferentes para generar una energía potencial elástica compensatoria. Un modelo CAD de todo el mecanismo ha permitido la estimación de todos los parámetros mecánicos para la selección de los resortes de tensión apropiados y para llevar a cabo simulaciones de validación. Se fabrica un prototipo del mecanismo estáticamente equilibrado y se prueba con éxito.
Descripción
Un mecanismo estáticamente equilibrado se diseña como una solución potencial para la colocación de instrumentos quirúrgicos. Se propone su cinemática con cinco grados de libertad que desacopla los movimientos lineales y angulares para ese objetivo. El movimiento lineal de su efector final es proporcionado por un enlace de paralelogramo clásico. Para mejorar su adaptabilidad, un sistema mecánico permite reorientar el mecanismo de posición en tres modos de trabajo diferentes (horizontal, hacia arriba y hacia abajo) mientras se preserva su equilibrio estático. Basado en el concepto mecánico, se presenta una condición de equilibrio estático uniformizada que considera todos los modos de trabajo. La orientación del efector final es proporcionada por un mecanismo desacoplado esférico. Este genera un centro de movimiento remoto que es altamente representativo de la cinemática en los requisitos quirúrgicos. Basado en la cinemática del mecanismo, se estudia la evolución de su energía potencial gravitacional. Se proponen entonces dos conceptos mecánicos diferentes para generar una energía potencial elástica compensatoria. Un modelo CAD de todo el mecanismo ha permitido la estimación de todos los parámetros mecánicos para la selección de los resortes de tensión apropiados y para llevar a cabo simulaciones de validación. Se fabrica un prototipo del mecanismo estáticamente equilibrado y se prueba con éxito.