Modelado, Simulación y Control del Robot Quirúrgico Doble Delta
Autores: Moustris, George; Tzafestas, Costas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado, Simulación y Control del Robot Quirúrgico Doble Delta
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Cirugía robótica
Manipulador quirúrgico
Cinemática paralela
Robot Delta
Algoritmo de control
Datos cinemáticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La cirugía robótica ha estado creciendo de manera constante, con muchas nuevas plataformas ingresando al campo. Sin embargo, las plataformas de investigación son limitadas en número, requieren un gasto de capital considerable o son difíciles de acceder. Este documento presenta el análisis y desarrollo de un nuevo manipulador quirúrgico basado en cinemática paralela, utilizando el robot Delta como elemento fundamental. Investigamos varios aspectos, incluyendo cinemática, estática, espacio de trabajo y restricciones del manipulador. Además, se construye un modelo basado en física para validar el análisis y facilitar la creación de un algoritmo de control destinado al seguimiento de entrada, particularmente para propósitos de teleoperación. Se realizan dos experimentos para evaluar el rendimiento del manipulador: uno centrado en el seguimiento de círculos y otro que emplea datos cinemáticos reales de una tarea de sutura. Los resultados indican un error máximo de seguimiento por debajo de 1 mm y un error RMS inferior a 0.6 mm para la primera prueba y 0.3 mm por 2 mm para la tarea de seguimiento de sutura, respectivamente. Además, a través del análisis de Bode no lineal, demostramos que el sistema de lazo cerrado desacopla efectivamente los términos de ganancia cruzada de entrada-salida mientras mantiene una amplificación mínima en los términos diagonales. Esto sugiere que el sistema es adecuado para los movimientos intrincados y precisos requeridos en los procedimientos quirúrgicos.
Descripción
La cirugía robótica ha estado creciendo de manera constante, con muchas nuevas plataformas ingresando al campo. Sin embargo, las plataformas de investigación son limitadas en número, requieren un gasto de capital considerable o son difíciles de acceder. Este documento presenta el análisis y desarrollo de un nuevo manipulador quirúrgico basado en cinemática paralela, utilizando el robot Delta como elemento fundamental. Investigamos varios aspectos, incluyendo cinemática, estática, espacio de trabajo y restricciones del manipulador. Además, se construye un modelo basado en física para validar el análisis y facilitar la creación de un algoritmo de control destinado al seguimiento de entrada, particularmente para propósitos de teleoperación. Se realizan dos experimentos para evaluar el rendimiento del manipulador: uno centrado en el seguimiento de círculos y otro que emplea datos cinemáticos reales de una tarea de sutura. Los resultados indican un error máximo de seguimiento por debajo de 1 mm y un error RMS inferior a 0.6 mm para la primera prueba y 0.3 mm por 2 mm para la tarea de seguimiento de sutura, respectivamente. Además, a través del análisis de Bode no lineal, demostramos que el sistema de lazo cerrado desacopla efectivamente los términos de ganancia cruzada de entrada-salida mientras mantiene una amplificación mínima en los términos diagonales. Esto sugiere que el sistema es adecuado para los movimientos intrincados y precisos requeridos en los procedimientos quirúrgicos.