机器人手术气动触觉系统实施的可行性

D. Liao, D. S. Machado, E. Moser, J. Wagner, D. Ponce
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摘要

外科机器人是医疗保健领域的一项重大创新。这种创新的发展取决于提高这些设备的精度、精度和控制。相关的一点是,通常在这些应用中,不可能向外科医生提供关于手术过程中涉及的力的反馈,比如切割或缝合所需的力。本研究的目的是分析气动肌肉在外科机器人中的应用可能性,以及在手术过程中获得外科医生触觉反馈的可能性。分析了机器人手术的优点,解释了触觉反馈的概念,并分析了McKibben肌肉模型。这种分析是通过结合气动领域、触觉反馈和手术的工具来完成的。本文提出并仿真了两个模型,以验证构建具有触觉反馈的气动手术机器人是否可行。结论是,本文提出的带有触觉反馈的气动手术机器人模型在至少能够解决补偿非线性响应的困难之前是不推荐实现的。最后,建议在机器人手术中实现鲁棒控制来处理与气动肌肉相关的非线性。
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Viabilidade da implementação de um sistema háptico pneumático para cirurgia robótica
Robôs cirurgiões apresentaram uma grande inovação no setor da saúde. O desenvolvimento dessa inovação depende do aprimoramento da precisão, acurácia e controle desses equipamentos. Um ponto relevante é que normalmente, nessas aplicações, não há a possibilidade de dar um retorno (feedback) ao cirurgião sobre quais são as forças envolvidas no processo de cirurgia, como a força necessária para o corte ou sutura. A proposta deste trabalho é analisar a possibilidade de aplicação de músculos pneumáticos em robôs cirurgiões e da possibilidade de se obter um feedback háptico para o cirurgião durante o processo de operação. É realizada uma análise das vantagens da cirurgia robótica, são explicados os conceitos de feedback háptico e analisado o modelo do músculo de McKibben. Esta análise é feita juntando as ferramentas do domínio pneumático, de feedback háptico e de cirurgia. Duas modelagens são aqui propostas e simuladas, com a finalidade de verificar se é factível ou não a construção de um robô cirúrgico pneumático com feedback háptico. É concluído que não é recomendada a implementação do modelo de robô cirúrgico pneumático com feedback háptico aqui proposto, até , pelo menos, poder solucionar as dificuldades para compensar as respostas não lineares. Recomenda-se finalmente a implementação de um controle robusto para lidar com as não linearidades associadas aos músculos pneumáticos na cirurgia robótica.
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