Сейчас одним из основных мировых трендов является роботизация. Так как она не обходит стороной медицину, есть потребность в создании более совершенных инструментов для врачей. Манипулятор, совершающий малоинвазивную операцию имеет ограничения в своем перемещении из-за своей конструкции. Нашей целью являлась разработка роботизированного манипулятора, обладающего высокой подвижностью, для отработки технологии проведения малоинвазивных операций.

Создание робота нового поколения является трендом роботизации. Создаются многофункциональные устройства с параллельной структурой или, так называемые, манипуляторы с избыточными степенями подвижности. Так как роботизация не обходит стороной медицину, есть потребность в создании более совершенных инструментов для врачей.

Это доказывает и всемирный медицинский форум Medica в Дюссельдорфе, прошедший осенью 2018 года, представив на своих стендах 4300 экспонатов мед. оборудования, среди которых также были представлены хирургические роботы-манипуляторы.


Манипулятор, совершающий малоинвазивную операцию имеет ограничения в своем перемещении из-за своей конструкции. Нашей целью являлась разработка роботизированного манипулятора, обладающего высокой подвижностью, для отработки технологии проведения малоинвазивных операций.

Понятие малоинвазивной хирургии появилось только в конце 20 века. Малоинвазивной называется хирургия с использование нескольких небольших проколов с диаметром от 5 до 15 мм. Ее использование существенно снижает сроки реабилитации пациентов, снижает возможность появления негативных последствий операции и осложнений.

После консультации с опытными хирургами, мы пришли к выводу, что наш манипулятор должен иметь диаметр 15 мм, а его длина должна быть способна изменяться, так как каждый пациент имеет особое физиологическое строение.

Наш робот может применяться в плановых операциях брюшной и грудной полости, при которых совершается МРТ, например, в удалении опухолей желудка.

По сравнению с аналогами наш манипулятор более гибкий, а также обладает такими важными качествами, как модульность и линейная масштабируемость.

Наша конструкция состоит из трёх основных частей: рабочего тела, механической части и силовой части. Тело манипулятора состоит из пластин, трубки, тянущейся вдоль всего него, и тросов, которые сгибают тело в определенном направлении. В перспективе на конце тела будет смонтирован быстросъёмный крепеж, на котором будут крепиться камера и хирургические инструменты.

Механическая часть манипулятора - это конструкция, позволяющая контролировать натяжение троса. Трос натянут на полиспаст, роль которого играет подшипник, и зафиксирован на ходовой гайке, которая перемещается по винту, вращаемому двигателем. Вращение двигателя контролируется системой энкодеров. Энкодер и двигатель подключены к драйверу, имеющему выход на Ардуино. Благодаря инженерному решению, используемому в нашем манипуляторе, гибкость робота зависит только от размеров сегментов.

Для операции пациенту делают МРТ, после чего врач в специальной программе создает 3D-карту для робота. Программное обеспечение с помощью геометрических формул создает алгоритм, по которому будет двигаться тело манипулятора. Положение манипулятора контролируется системой энкодеров. Врач следит за ходом операции с помощью камеры и может вмешаться в любой момент, остановив робота и продолжив операцию самостоятельно.

Формулы были выведены для работы в трех плоскостях. Для их использования нужно знать требуемый угол поворота и геометрические характеристики (размеры) робота.

Главными достоинствами нашего манипулятора являются высокая гибкость и автоматизированное управление. Эти характеристики очень важны для робота, который применяется в малоинвазивных операциях.

На данном видео представлен тест нашего прототипа:

https://drive.google.com/drive/folders/1jRm-cCYMXX0FT5meoHQ1A-LXuBqNyWC6?usp=sharing

0
Объявления

Я – Радиоинженер

Молодежный проектный центр радиоэлектронных систем

Партнеры:

ИнФО УрФУ – Генеральный партнер в проведении проектной практики

Роботология – Российское оборудование для программирования и конструирования роботов

Уральский клуб нового образования – общественная организация, которая разрабатывает и реализует социально-образовательные проекты

Архив событий:

проектный практикум 3 курса

проектный практикум 4 курса

Молодежный космический форум – 2019 (VI Семихатовские чтения)О Форуме-2019 Новое

Школа наставников - 2018 “Как создать проект в новом технологическом укладе” Актуальное

Проектная практика для студентов Института фундаментального образования УрФУСобытие

Молодежный космический форум - 2017 (Четвертые Семихатовские чтения)Конкурс

Выбор темы работы для участия в IV Семихатовских чтенияхО Форуме-2017

Подписка на новости
Контакты

Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка 145, к. 1119 (на карте)

Тел.: +7 (343) 355-93-88

info@cosmoport.club