Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of parallelogram mechanism used to preserve remote center of motion for surgical telemanipulator

Trochimczuk R.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2017

|

Vol. 22, no. 1

229--240

EN

This paper presents an analysis of a parallelogram mechanism commonly used to provide a kinematic remote center of motion in surgical telemanipulators. Selected types of parallel manipulator designs, encountered in commercial and laboratory-made designs described in the medical robotics literature, will serve as the research material. Among other things, computer simulations in the ANSYS 13.0 CAD/CAE software environment, employing the finite element method, will be used. The kinematics of the solution of manipulator with the parallelogram mechanism will be determined in order to provide a more complete description. These results will form the basis for the decision regarding the possibility of applying a parallelogram mechanism in an original prototype of a telemanipulator arm.

2

Innowacyjne zastosowania bezkontaktowych interfejsów użytkownika w rozpoznawaniu gestów i telemanipulacji

Kostka P., Nawrat A., Antoniak Ł., Sadowski W., Małota Z.

Medical Robotics Reports

|

2014

|

vol. 3

39--45

PL

W pracy przedstawiono pilotażowe prace projektowe w warstwie sprzętowej i programowej oraz otrzymane na ich podstawie wyniki badań funkcjonalności, ograniczeń i parametrów technicznych nowatorskich zastosowań bezkontaktowych interfejsów użytkownika w dwóch polach aplikacyjnych: 1. rozpoznawania gestów np. w systemach przywoławczych, dla sterownika Kinect 2. telemanipulacji lokalnej i na duże odległości na przykładzie sterowania systemem telemanipulatora Robin Heart w warunkach sterylnego laboratorium lub sali operacyjnej, dla kontrolera Leap Motion™. Na uwagę zasługuje innowacyjna integracja precyzyjnego kontrolera Leap Motion™ z systemem sterowania rodziny telemanipulatorów Robin Heart, co pozwoliło na przeprowadzenie testów zadawania pozycji kartezjańskiej XYZ manipulatorowi toru wizyjnego RH Vision. Równolegle przeprowadzono analizę możliwości i przydatności do zadań biomedycznych alternatywnego rozwiązania bezdotykowego systemu MMI – urządzenia Kinect™. Wyznaczono warunki poprawnej pracy urządzenia w polu rozpoznawania gestów, które może z powodzeniem już w niedługim czasie wkroczyć do systemów przywoławczych, jako nowy bardziej wygodny i funkcjonalny standard np. na salach obłożnie chorych. Dla obydwu rozwiązań wyznaczono czasy opóźnień wprowadzanych przez sterowniki podczas akwizycji, przetwarzania i transmisji sygnałów.

3

Wybrane interfejsy chirurg-maszyna w strukturze systemu wizyjnego i sterowania telemanipulatorów chirurgicznych rodziny Robin Heart

Kostka P., Nawrat Z.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 2

420-423

PL

Przedstawiono nowe projekty interfejsu kontaktu chirurg-telemanipulator oraz sprzętowo-programowe rozwiązania w strukturze systemu sterowania opartego o reprogramowalne układy FPGA, umożliwiające włączenie zadajników do systemu Master-Slave telemanipulatora chirurgicznego Robin Heart. Badane i przedstawione w pracy zostały zadajniki bazujące zarówno na manipulacji za pomocą kończyny górnej, jak i dolnej. W konsoli sterującej systemu, stanowiącej zintegrowany system akwizycji, przetwarzania i wizualizacji sygnałów z podstawowych kanałów komunikacyjnych systemu, przedstawiono również projekt i testy wstępne toru obrazowania przestrzennego 3D dla poprawy jakości pracy chirurga. Opisano wykorzystanie przygotowanych interfejsów i systemu sterowania w eksperymentach na zwierzętach, telemanipulacji na duże odległości oraz w przygotowaniach do pierwszego testu klinicznego dla telemanipulatora toru wizyjnego Robin Heart.

EN

New construction of Man-Machine Interfaces, 3D vision channel and control system structure of Robin Heart surgery telemanipulator are presented. Input module of control system work on the base of reprogrammable FPGA chip, which revealed to be an universal and elastic solution for different types of sensors in Master tool. New Master/Operator devices make possibile to use both upper and lower limb to control the robotnic arm. Prepared system was tested on several animal experiments and long distance teleoperation.

4

Instrumentarium do operacji małoinwazyjnych

Mucha R.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2011

|

nr 2

163-170

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki prac badawczych oraz analizy składu i kaloryczności podstawowych produktów termicznego przetwarzania odpadowego opakowania kartonowego. Proces termicznego przetwarzania trójskładnikowego opakowania kartonowego przeprowadzono w atmosferze obojętnej (N₂ +CO₂) w temperaturze 520°C, następnie gorący gaz procesowy schładzano w chłodnicy wodnej i poprzez filtr kierowano do analizatora składu spalin. W wyniku tych procesów wyodrębniono następujące produkty: • karbonizat - frakcja stała, • repolimeryzat - w temperaturze otoczenia gęsta, lepka, oleista ciecz, • gaz procesowy. Zakres analiz dotyczył przede wszystkim badań na zawartość pierwiastkowego węgla i wodoru w wyodrębnionych substancjach a także i w opakowaniu. Na bazie powyższych analiz dokonano zbilansowania tych pierwiastków co pozwoliło na określenie stopnia konwersji pierwiastków węgla i wodoru z substancji wejściowej do substancji wynikowych. Ponadto wykonano analizy kalorymetryczne w celu wyznaczenia ciepła spalania, które następnie przeliczono na wartość opałową. Wartości te porównano z wynikami obliczeń ciepła spalania uzyskanymi na podstawie analizy zawartości charakterystycznych pierwiastków oraz związków przy użyciu empirycznych zależności dostępnych w literaturze. Wyniki wskazują na możliwość (a w procesach przemysłowych wręcz na konieczność) energetycznego wykorzystania głównie z powodu wysokiej entalpii chemicznej (wartości opałowej) tych substancji.

EN

The article contains a division and description of instruments used for minimaly invasive surgery. Laparoscopic instrumentation is a new generation of tools that allows to carry out the operation without excessive cutting of the patient, which significantly reduce rehabilitation time compared with the operation carried out in a conventional manner. These tools are characterized by relatively high costs of production, but in the field of medicine it is important to reduce the interference of human factors and increase repeatability of operation. The provides a shorter period of reconvalescence of patients and reduce costs associated with their stay in hospital. So development of new tools is important the to reduce post-operative trauma.

5

Modelowanie oddziaływań dynamicznych w strukturze MASTER - SLAVE telemanipulatora torakoskopowego Robin Heart 1

Ilewicz G., Tejszerska D.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2009

|

z. 3

69--74

PL

W pracy zaprezentowano bryłowy model dynamiczny w strukturze MASTER - SLAVE telemanipulatora torakoskopowego Robin Heart 1 zbudowany w celu próby odwzorowania zjawisk siłowych, tribologicznych oraz stanów naprężenia powstałych podczas ruchu. Model umożliwia rozwiązanie zagadnienia dynamiki w sposób iteracyjny dla dwóch głównych elementów systemu telemanipulatora. Pierwszy to zadajnik przemieszczeń i sił wzorowany na przyrządzie endoskopowym. Drugi to ramię manipulatora o kinematyce sferycznej i sumarycznej ruchliwości równej 12. Elementy systemu są ze sobą sprzężone kinematycznie. W celu szybkiej zmiany kształtu brył składowych modelu zastosowano parametryczny sposób konstruowania geometrii oraz tworzenia par kinematycznych. Daje to możliwość modyfikowania parametrów inercyjnych dla ruchu postępowego i obrotowego modelu poprzez zmianę przekrojów profili. Zagadnienie dynamiki polegające na wyznaczeniu sił i momentów sił zostało rozwiązane przy zastosowaniu solvera programu Adams. Natomiast stan naprężeń, przemieszczeń i odkształceń jest modelowany przy użyciu aplikacji MES, CosmosWorks. W procesie iteracyjnym wyznaczane jest maksymalne naprężenie powstałe w analizowanym ciele na skutek modelowanych oddziaływań dynamicznych i dla tej chwili czasu generowane są mapy naprężeń redukowanych wg energetycznej hipotezy Hubera. Dyskretyzacji ciał dokonano elementem typu tetra czterowęzłowym o 12. stopniach swobody.

EN

The dynamical solid model in the MASTER-SLAVE structure of thoracoscope telemanipulator Robin Heart 1 is presented in the paper. It was made in order to show forced and frictional phenomena and states of stress that appear during its motion. The model makes possible to solve the problem of dynamics iteratively for two main components of telemanipulator system. The first is the endoscope master tool manipulator of displacements and forces that is patterned on a classical thoracoscope tool. The second is the arm of manipulator. The workspace of it is spherical and the number of mobility is 12. The elements of the system are coupling kinematically. Parametrical method constructing of the geometry and kinematic pairs was applied in order to fast modification of shapes of solid components of the model. It gives possibility of modifying of inertia parameters for linear and angular motion of model through change of the sections of profiles. The problem of dynamics consisting in to determine forces and moments of forces was solved by using solver of the programme Adams. However, state of stresses, displacements and strains are modeled by using of the MES application CosmosWorks. In the iteration process maximal stress is calculated in the analyzed body as a result of dynamical interaction and for this moment of time the diagrams of reduced stress are generated according to energetic hyphotesis of Huber. The digitizing of bodies was made by using tetrahedral elements that have got three translational degrees of freedom per every of 4 node.

6

Rola wirtualnej rzeczywistości w planowaniu zabiegów chirurgicznych na przykładzie telemanipulatora RobIn Heart l

Koźlak M., Nawrat Z.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 30

143-148

PL

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie korzyści wynikających z modelowania wykorzystującego interaktywną przestrzeń wirtualną do planowania zabiegów chirurgicznych. Analiza użyteczności modelu wirtualnego operowanego narządu, narzędzia chirurgicznego, przestrzeni operacyjnej oraz obszaru sali chirurgicznej, ma pokazać tendencję rozwoju nowoczesnych metod modelowania i wizualizacji w szkoleniu kolejnej generacji lekarzy chirurgów, pozwalając równocześnie na zobrazowanie skomplikowanych procedur operacyjnych osobom bez wiedzy medycznej.

EN

To plan a complete system scene, that includes all robot components and his equipment, computer model was created, which can be used to solve future problems that can occur during a surgical process. This type of modeling in Virtual Reality environment is much more intuitive for a user and gives him a very realistic impression, also possibility of interaction and a force feedback with virtual objects is an alternative option than building a real scale prototype of a system just for training purposes.

7

Raport – zdalne sterowanie robotem Robin Heart pomiędzy Zabrzem a Dubajem

Krawczyk Dariusz, Nawrat Zbigniew

Medical Robotics Reports

|

2021/2022

|

vol. 10/11

24-32

PL

Zdalne sterowanie narzędziami chirurgicznymi stanowi do dzisiaj wyzwanie. Badania różnych metod sterowania na odległość, w różnych warunkach technicznych i na różnych dystansach, pozwalają określić granice skuteczności i bezpieczeństwa telechirurgii. Zdobyta wiedza będzie wykorzystywana do doskonalenia wyposażenia, konstrukcji i oprogramowania, a w efekcie: optymalizacji celu wprowadzenia robotyki do medycyny. Celem wprowadzenia robotów jest poprawa skuteczności, precyzja, powtarzalność (standaryzacja) i zmniejszenie inwazyjności zabiegów chirurgicznych. W tym artykule autorzy opisali eksperyment podjęty w styczniu 2022 r. – demonstracja zdalnego sterowania robotem Robin Heart Pelikan wykorzystując ogólnodostępny Internet. Opracowano, zastosowano i przetestowano kilka różnych metod sterowania na odległość: pomiędzy Instytutem Protez Serca w Zabrzu (konsola sterowania) a robotem Robin Heart umieszczonym w halach targowych ArabHealth 2022 w Dubaju. Na podstawie pomiarów oceniono, która z metod transmisji sygnałów i obrazów jest najbardziej optymalna, czyli zapewnia zarówno niewielkie opóźnienia (latencja) w transmisji sygnałów jak i odpowiednią jakość oraz kontrolę przesyłanych informacji.

EN

The remote control of surgical instruments is still a challenge today. Research on various methods of remote control, in different technical conditions and at different distances, allows to define the limits of effectiveness and safety of telesurgery. The acquired knowledge will be used to improve equipment, construction and software and, as a result: optimize the goal of introducing robotics into medicine. The purpose of introducing robots is to improve the efficiency, precision, repeatability (standardization) and reduce the invasiveness of surgical procedures. In this article, the authors describe an experiment undertaken in January 2022 - a demonstration of the remote control of the Robin Heart Pelikan robot using the public Internet. Several different methods of remote control from Zabrze, a robot located in Arab-Health2022 exhibition halls in Dubai, were developed, applied and tested. Based on the measurements, it was assessed which of the methods of signal and image transmission is the most optimal, i.e. it ensures both low delays (latency) in signal transmission and appropriate quality and control of the transmitted information.