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Un Mecanismo Paralelo Cartesiano para la Formación Inicial en Sonografía

Autores: Riabtsev, Mykhailo; Guilhem, Jean-Michel; Petuya, Victor; Urizar, Mónica; Laribi, Med Amine

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Un Mecanismo Paralelo Cartesiano para la Formación Inicial en Sonografía


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Desarrollo
Análisis
Dispositivo háptico
Modelo cinemático
Retroalimentación de fuerza
Sonografía

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 25

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta el desarrollo y análisis de un novedoso mecanismo paralelo cartesiano de 6-DOF destinado a ser utilizado como un dispositivo háptico para la formación inicial en sonografía. El sistema integra un manipulador diseñado para proporcionar retroalimentación de fuerza en cinco grados de libertad; sin embargo, en la etapa actual, solo se ha llevado a cabo la arquitectura mecánica y la validación cinemática. Las mejoras futuras se centrarán en implementar y evaluar el control de fuerza en bucle cerrado para permitir una retroalimentación háptica completa. Para evaluar el rendimiento cinemático del mecanismo, se desarrolló un modelo cinemático detallado, y se calcularon tanto el Índice de Condicionamiento Cinemático (KCI) como el Índice de Condicionamiento Global (GCI) para evaluar la destreza del sistema. Se realizó una simulación de trayectoria para validar el movimiento del mecanismo, utilizando patrones de movimiento típicos en procedimientos de sonografía. Se llevó a cabo un análisis cuasi-estático para estudiar la transmisión de fuerza y torque para generar una retroalimentación háptica realista, crítica para simular la sonografía en la vida real. Los resultados de la simulación mostraron un rendimiento consistente, con la destreza y la distribución del torque confirmando la idoneidad del mecanismo para aplicaciones hápticas en la formación en sonografía. Además, el análisis estructural verificó la robustez de los componentes clave bajo las cargas esperadas. Con el fin de validar el diseño propuesto, se construyó el prototipo utilizando una combinación de componentes de aluminio y partes impresas en 3D de ABS, con guías lineales Igus para un movimiento preciso. Los resultados de este estudio proporcionan una base para el desarrollo posterior de un sistema de formación en sonografía de bajo costo y efectivo.

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