Ograniczenia technologiczne chirurgii robotowej na przykładzie robota ROCH-1

• Autorzy: Leniowska L. , Leniowski R.

Warianty tytułu

EN

Technological limitations of surgical robotics on the example of a robot ROCH-1

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

ROCH-1 to manipulator przeznaczony do wspomagania chirurgii małoinwazyjnej. Prototyp zbudowany jest z 6 modułów, o zróżnicowanych długościach i o średnicach ok. 10 mm, połączonych przegubami. Poszczególne człony wyposażone są w mechaniczny interfejs, zapewniający modułowość konstrukcji oraz posiadają własny napęd. Artykuł prezentuje istotne ograniczenia technologiczne, konstrukcyjne i w zakresie sterowania, jakie występują obecnie w obszarze chirurgii robotowej. Jest to zbiór wniosków, jakie zebrał zespół konstruktorów robota ROCH-1 w ciągu 3 lat pracy. Jak się wydaje, przynajmniej połowa z wymienionych ograniczeń będzie wymagała rozwiązania w ciągu najbliższych kilku lat. Dodatkowym problemem dla konstruktorów może być także stałe dążenie do minimalizacji średnicy manipulatora (docelowo ok. 6–7 mm), ponieważ rany pooperacyjne powinny być jak najmniejsze. Miniaturyzacja stwarza poważne ograniczenia, których rozwiązanie może być bardzo kosztowne i w konsekwencji spowolni rozwój chirurgii robotowej.

EN

ROCH-1 is a manipulator designed to assist in minimally invasive surgery. The prototype is composed of six modules of varying lengths and diameters approx. 10 mm, connected by joints. The individual units have a mechanical interface providing the modular design and have their own drive. The article presents significant technological limitations in terms of technology, control and construction, which currently exist in the field of surgical robotics. It is a collection of conclusions, which were assembled by a team of ROCH-1designers within three years of their work. It seems that at least half of these limitations will need to be resolved within the next few years. An additional problem for the constructors may also be continuous efforts to minimize the diameter of the manipulator (target: approx. 6−7 mm), because the surgical wounds should be as small as possible. Miniaturization creates serious limitations, the solution of which can be very expensive and consequently slow down the development of surgical robotics.

Słowa kluczowe

PL

chirurgia robotyczna; manipulator chirurgiczny; ograniczenia robotów chirurgicznych; modułowa konstrukcja

EN

robotic surgery; surgical manipulator; limitations of surgical robots; modular design

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 22, nr 3
• Strony: 138--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Leniowska L.

• Uniwersytet Rzeszowski, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Katedra Mechatroniki i Automatyki, 35-310 Rzeszów, ul. Pigonia 1

autor

Leniowski R.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Katedra Informatyki i Automatyki, 35-959 Rzeszów, Al. Powstańców Warszawy 12

Bibliografia

• [1] R. Leniowski, R. Pajda, L. Leniowska, J. Cieślik: Projekt wieloczłonowego manipulatora chirurgicznego nowej generacji, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika, z.175, t. 1, 2010, s. 63−78.
• [2] Patent P-391263 „Manipulator chirurgiczny”, Autorzy: R. Leniowski, L. Leniowska, J. Cieślik, R. Pajda, udzielony przez PUP 2014 r.
• [3] Faulhaber, Brusless DC- Motors, catalogue EN_0308B, 2010.
• [4] Texas Instruments. Digital Motor Control Software Library, catalogue SPRU485A, 2003.
• [5] Luminary Micro, Stellaris BLDC Motor Control Reference Design Kit with Ethernet and CAN, katalog RDK-BLDC-UM-04, 2010.
• [6] R. Leniowski, L. Leniowska, R. Pajda: Sterownik osi robota chirurgicznego nowej generacji dla silników o bardzo wysokich prędkościach obrotowych [w:] L.Trybus, S.Samolej (red.): Projektowanie, analiza i implementacja systemów czasu rzeczywistego, WKŁ 2011, s. 423−434.
• [7] A Peek into the EOS Lab: Micro Laser Sintering. EOS GmbH – Betriebsstatte, https://www.eos.info
• [8] R. Leniowski, L. Leniowska: Active Mathematical model of a multi-link surgical manipulator joint with an antiseptic coating, JAMRIS - Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, vol. 5(3), 2011, s. 21−26.
• [9] M. Malinowski: Sensorless Control Strategies for Three - Phase PWM Rectifiers, Politechnika Warszawska, 2001.
• [10] N. Celanovic: Space Vector Modulation and Control of Multilevel Converters, Virginia Polytechnic Institute, 2000.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).