Optimización Cinemática para el Diseño de un Efector Final de Robot Colaborativo para Tele-Ecografía
Autores: Filippeschi, Alessandro; Griffa, Pietro; Avizzano, Carlo Alberto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Optimización Cinemática para el Diseño de un Efector Final de Robot Colaborativo para Tele-Ecografía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Tele-examen
Tecnologías robóticas
Ecocardiografía
Brazos COTS
Diseño de efector final
Optimización cinemática
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La tele-examinación basada en tecnologías robóticas es una solución prometedora para resolver la actual y creciente escasez de médicos. La ecocardiografía se encuentra entre los exámenes que más se beneficiarían de las soluciones robóticas. Sin embargo, la mayoría de las soluciones de vanguardia se basan en el desarrollo de brazos robóticos específicos, en lugar de aprovechar brazos comerciales (COTS) para reducir costos y hacer que dichos sistemas sean asequibles. En este artículo, abordamos este problema estudiando el diseño de un efector final para tele-ecografía que se montará en dos robots colaborativos populares y de bajo costo, es decir, el Universal Robot UR5 y el Franka Emika Panda. En el caso del robot UR5, investigamos la posibilidad de agregar un séptimo grado de libertad rotacional. El diseño se obtiene mediante optimización cinemática, en la que una medida de manipulabilidad es una función objetivo. El dominio de optimización incluye la posición del paciente con respecto a la base del robot y la pose del marco del efector final. Las restricciones incluyen la cobertura total del área de examen, la posibilidad de orientar correctamente la sonda, mantener la base del robot lo suficientemente lejos de la cabeza del paciente y una distancia adecuada de las singularidades. Los resultados muestran que agregar un grado de libertad mejora la manipulabilidad en un 65% y que agregar una articulación actuada diseñada a medida es mejor que adoptar un robot nativo de siete grados de libertad.
Descripción
La tele-examinación basada en tecnologías robóticas es una solución prometedora para resolver la actual y creciente escasez de médicos. La ecocardiografía se encuentra entre los exámenes que más se beneficiarían de las soluciones robóticas. Sin embargo, la mayoría de las soluciones de vanguardia se basan en el desarrollo de brazos robóticos específicos, en lugar de aprovechar brazos comerciales (COTS) para reducir costos y hacer que dichos sistemas sean asequibles. En este artículo, abordamos este problema estudiando el diseño de un efector final para tele-ecografía que se montará en dos robots colaborativos populares y de bajo costo, es decir, el Universal Robot UR5 y el Franka Emika Panda. En el caso del robot UR5, investigamos la posibilidad de agregar un séptimo grado de libertad rotacional. El diseño se obtiene mediante optimización cinemática, en la que una medida de manipulabilidad es una función objetivo. El dominio de optimización incluye la posición del paciente con respecto a la base del robot y la pose del marco del efector final. Las restricciones incluyen la cobertura total del área de examen, la posibilidad de orientar correctamente la sonda, mantener la base del robot lo suficientemente lejos de la cabeza del paciente y una distancia adecuada de las singularidades. Los resultados muestran que agregar un grado de libertad mejora la manipulabilidad en un 65% y que agregar una articulación actuada diseñada a medida es mejor que adoptar un robot nativo de siete grados de libertad.