Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 14

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  force feedback
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available Rehabilitation robot for upper limbs
EN
In an aging society, injuries and diseases are the causes of the dysfunction of motor structures. Recovering the required efficiency of the motor structures, in addition to immediate medical help, usually requires a tedious and long-term rehabilitation process. In the classic approach, rehabilitation is conducted and carried out by a rehabilitator, whose work consists in selecting appropriate types of exercises to limit dysfunction and then physical work, consisting in performing the appropriate exercises with a rehabilitated limb. This paper presents the process of creating a rehabilitation robot at the Institute of Technology and Medical Equipment in Zabrze, which, in the future, can relieve the physiotherapist from performing physical work, while providing a diagnostic tool, thanks to data obtained from robot sensors. An objective and rapid estimation of the patient’s limb abilities can be valuable information that can be used to assess the progress of rehabilitation. Information about the progress of rehabilitation along with an attractive training scenario, in the form of 3D games, can be an important factor motivating the patient to long-term and laborious rehabilitation exercises.
PL
Starzejące się społeczeństwo, doznane urazy, przebyte choroby są źródłem dysfunkcji narządów ruchu. Odzyskanie wymaganej sprawności narządów ruchu, oprócz doraźnej pomocy medycznej, zazwyczaj wymaga żmudnego i długotrwałego procesu rehabilitacji. W klasycznym podejściu, rehabilitację prowadzi i realizuje rehabilitant, którego praca polega na dobraniu odpowiednich do dysfunkcji typów ćwiczeń, a następnie pracy fizycznej, polegającej na wykonywaniu odpowiednich ćwiczeń rehabilitowaną kończyną. Niniejsza praca prezentuje proces powstawania robota rehabilitacyjnego w Instytucie Techniki i Aparatury Medycznej w Zabrzu, który w przyszłości może odciążyć rehabilitanta od wykonywania fizycznej pracy, jednocześnie dając mu narzędzie diagnostyczne dzięki danym uzyskanym z czujników robota. Obiektywna i szybka ocena możliwości kończyny pacjenta może być cenną informacją, którą będzie można wykorzystać do oceny postępów rehabilitacji. Informacja o postępach rehabilitacji wraz z atrakcyjnym scenariuszem treningowym w postaci gier 3D może stanowić istotny czynnik motywujący pacjenta do długoczasowych i żmudnych ćwiczeń rehabilitacyjnych.
EN
The article presents the design stages, the principles of operation, and the tests of the force that is exerted on the operator. It also includes the developed a laboratory stand for testing the force interactions, concepts and ways of implementing the transfer of tactile stimuli, subsequent variants of the developed devices with the short description of them, the project of the operator-surgeon stand that is based on the assumption that the method of control of this device is compatible with the natural work of the surgeon, and the project of control console that is used to manipulate the surgical robot. This paper presents the actual state of the work and further possible directions of the development of the human-machine interface which is developed within the project LIDER VIII.
PL
W pracy przedstawiono etapy projektowania, zasadę działania oraz badania statyczne siły wywieranej na operatora przez opracowane urządzenie sterujące RobinHand do manipulacji robotem chirurgicznym. Zaprezentowano opracowane stanowiska badawcze umożliwiające badanie zadajników ruchu. W pracy opisano koncepcję oraz sposoby realizacji przekazywania bodźców dotykowych z rzeczywistych urządzeń lub wirtualnej rzeczywistości użytkownikowi. Przedstawiono poszczególne warianty rozwojowe opracowanych urządzeń oraz krótki opis ich konstrukcji. Praca przedstawia stan aktualny oraz dalszy kierunek rozwoju, interfejsu człowiek-maszyna rozwijanego w ramach projektu LIDER VIII. Przedstawiono koncepcję stanowiska operatora-chirurga opartą na założeniu, że sposób sterowania jest zgodny z naturalną pracą chirurga. Zaprezentowano projekt zintegrowanej jednostki centralnej - konsoli sterującej umożliwiającej manipulację robotem chirurgicznym.
EN
The aim of this work is to present the final report, financed by the EU INCITE grant, development of the robot control system Robin Heart with the use of special 3D MEMS micro-sensors, to verify their following functions: 1) an easy control of robotic movement during operation using a micro joystick integrated with the laparoscopic tool 2) measuring the value and direction of force between the jaw of the laparoscopic tool and operated organ 3) tissue diagnostics during work using a 3D touch sensor placed in the front of the tool. Piezo-resistive silicon sensors have been designed and manufactured by the Hungarian company EK MFA. A prototype of a miniature motion sensor placed on the gripping part of the endoscopic tool to control the vision path robot was made. Sensory endoscopic tools were integrated with the ROBIN HEART robot and the Robin Hand motion unit as well as innovative mechatronic surgical tools with a panel informing about the measurement values of the force of tools and tissue. Researched prototype sensors have demonstrated their usefulness in the robot's force feedback system. The practicality of the application to assess the condition of the tissue and the strength of the endoscopic grasper clamp was confirmed. The work was carried out as a part of the EU INCITE project financed partly by NCBiR and NKFIA.
PL
Celem pracy jest przedstawienie finalnego raportu finansowanego z projektu EU INCITE rozwoju projektu systemu sterowania robota Robin Heart z zastosowaniem specjalnych mikro-czujników 3D MEMS, dla weryfikacji ich następujących funkcji: 1) sterowanie robotem toru endoskopowego za pomocą mikro-dżojstika zintegrowanego z rękojeścią narzędzia laparoskopowego dla ergonomicznej manipulacji. 2) pomiar wartości i kierunku działania siły pomiędzy szczęką narzędzia laparoskopowego, a organem. 3) diagnostyki tkanek podczas pracy za pomocą czujnika dotykowego 3D umieszczonego w czołowej części narzędzia. Piezorezystancyjne sensory krzemowe zostały zaprojektowane i wykonane przez węgierską firmę EK MFA. Wykonany został prototyp miniaturowego zadajnika ruchu umieszczonego na części chwytowej narzędzia endoskopowego do sterowania robotem toru wizyjnego. Wykonano sensoryczne narzędzia endoskopowe zintegrowane z robotem ROBIN HEART i zadajnikiem ruchu Robin Hand oraz nowatorskie mechatroniczne narzędzia chirurgiczne z panelem informującym o wartości pomiarów siły oddziaływania narzędzi z tkanką. Zrealizowane badania prototypowych czujników wykazały ich użyteczność w układzie siłowego sprzężenia zwrotnego robota. Potwierdzono celowość aplikacji do oceny stanu tkanki i siły zacisku graspera endoskopowego. Praca została wykonana w ramach projektu EU INCITE finansowana częściowo przez NCBiR i NKFIA.
PL
W niniejszej pracy przedstawiono układ zdalnie sterowany z siłowym sprzężeniem zwrotnym. Układ ten oparty jest na wykorzystaniu modelu estymującego wartość siły oddziaływania środowiska, na konstrukcję manipulatora wykonawczego. W ramach prowadzonych badań dokonano analizy wybranego układu sterowania. W wyniku badań zweryfikowano jego funkcjonalność i poprawność działania w warunkach laboratoryjnych. Badania zostały przeprowadzone na pneumatycznym i antropomorficznym ramieniu manipulatora zdalnie sterowanego. Porównana została dokładność odwzorowania siły w kanale komunikacyjnym. Dokonano analizy modeli estymujących wartość siły oddziaływania środowiska w sprzężeniu siłowym zwrotnym. W podsumowaniu zaprezentowano i omówiono wyniki badań, oraz przedstawiono je na tle podobnych rozwiązań prezentowanych w literaturze.
EN
This paper presents a teleoperation system with force feedback. This system is based on the use of the model estimating value of the impact of the environment on the manipulator body. In this study an analysis of the control system is presented. The research verified its functionality and correct operation under laboratory conditions. The study was carried out on pneumatic and anthropomorphic manipulator arm which was remotely controlled. The forces estimation accuracy in the communication channel was compared. An analysis of the environmental impact force estimation models in a force-feedback was carried out. In the summary results are presented and discussed, and compared against similar solutions presented in the literature.
PL
Celem pracy jest przedstawienie rozwoju projektu systemu sterowania robota Robin Heart z zastosowaniem specjalnych mikro--czujników 3D MEMS, dla weryfikacji ich następujących funkcji: 1) sterowanie robotem toru endoskopowego za pomocą mikro--dżojstika zintegrowanego z rękojeścią narzędzia laparoskopowego dla ergonomicznej manipulacji. 2) pomiar wartości i kierunku działania siły pomiędzy szczęką narzędzia laparoskopowego, a organem. 3) diagnostyki tkanek podczas pracy za pomocą czujnika dotykowego 3D umieszczonego w czołowej części narzędzia. Piezorezystancyjne sensory krzemowe zostały zaprojektowane i wykonane przez węgierską firmę EK MFA. Przeprowadzone zostały symulacje MES w celu określenia podstawowych parametrów mechanicznych czujnika. Czujniki zostały pokryte polimerem półprzewodnikowym PDMS (polidimetylosiloksan), następnie przeprowadzono badania wpływu powłoki elastycznej pod kątem czułości i czasu odpowiedzi. Zgodnie z wymaganiami medycznymi i funkcjonalnymi czujniki dodatkowo zostały pokryte biokompatybilnym elastycznym polimerem. Wykonany został prototyp miniaturowego zadajnika ruchu umieszczonego na części chwytowej narzędzia laparoskopowego. Przeprowadzone zostały testy polegające na orientacji robota w polu operacyjnym za pomocą trójosiowego czujnika siły. Przeprowadzono wstępne testy sensorycznego narzędzia laparoskopowego zintegrowanego z robotem ROBIN HEART i zadajnikiem ruchu Robin Hand. Zrealizowane badania prototypowych czujników wykazały ich użyteczność w układzie siłowego sprzężenia zwrotnego robota. Potwierdzono celowość aplikacji do oceny stanu tkanki i siły zacisku graspera laparoskopowego. Praca została wykonana w ramach projektu EU INCITE finansowana częściowo przez NCBiR.
EN
The aim of this work is to demonstrate the applicability and functionality of the Robin Heart robot's control systems integrated with special MEMS based 3D force micro-sensors. Three different robot functions and corresponding detector devices are proposed: 1) Micro-joystick type actuator to be integrated in the hilt of the laparoscope to control easily robotic movement during operation. 2) 1D force sensor located inside the laparoscopic jaw to provide feedback to the surgeon by measuring the grasping strength and 3) 3D (vectorial) force/tactile sensor placed at the tip of the laparoscope which facilitates palpation for tissue diagnostics during operation. The silicon based piezoresistive sensors have been designed and prepared by micromachining technologies in the MEMS Laboratory of EK MFA (Budapest, Hungary). According to the medical and functional requirements the sensors were electro-mechanically integrated and covered by biocompatible elastic polymer (polydimethylsiloxane – PDMS) by BME (Budapest, Hungary). The device geometry was modelled by coupled finite element simulation to determine its expected performance. The effect of the elastic coverage was studied in terms of sensitivity and response time also. Preliminary test of the laparoscopic head equipped with MEMS sensors and integrated in the ROBIN HEART surgery robot system was performed by FRK (Zabrze, Poland). A model of the robot controller using a prototype of 3D force sensor has been also successfully tested during the tests of the functional robot. Studies of the prototypes of “smart” sensory laparoscopes have demonstrated their remarkable usefulness in force feedback robotic systems to recognize the state of tissue and to determine the clamping force of the grasper of surgical system. The international cooperation to develop “smart” laparoscope for robotic surgery was done in the frame of the ENIAC “INCITE” project No.621278 and partially financed by the ENIAC JU and the National Centre for Research and Development (NCBR - Poland) and National Research, Development and Innovation Fund (NKFIA – Hungary).
PL
Przedmiotem niniejszej pracy jest badanie systemów sterowania robota Robin Heart PVA (ang. Port Vision Able) z zastosowaniem specjalnych mikroczujników siły 3D MEMS. Postawiono trzy różne sposoby wykorzystania opracowywanych czujników: (1) jako czujnik siły wykorzystany jako mikrodżojstik zintegrowany w rękojeścią narzędzia endoskopowego, aby łatwo kontrolować ruch robota wizyjnego podczas pracy chirurga; (2) jako czujnik siły wewnątrz szczęki narzędzia endoskopowego dla dostarczenia informacji zwrotnej do operatora-chirurga, mierząc siłę chwytu; (3) jako czujnik wielowymiarowy dotyku na końcu narzędzia chirurgicznego, co ułatwia badanie palpacyjne do diagnostyki tkanek podczas pracy. Artykuł ten jest studium wykonalności w zakresie proponowanych zastosowań. Model sterowania robota przy użyciu prototypowego czujnika siły 3D został pomyślnie przetestowany w badaniach funkcjonalnych robota. Wstępne badania sensorów wykazały ich przydatność dla sterowania robotem ze sprzężeniem siłowym, aby ocenić stan tkanek oraz do oceny siły docisku chirurgicznego chwytaka.
EN
The aim of this work is to investigate the control systems of Robin Heart PVA (Port Vision Able) using special 3D MEMS force microsensors. Three different functions are targeted: (1) micro-joystick actuator to be integrated in the hilt of the laparoscope to easily control robotic movement during operation; (2) force sensor inside the laparoscopic jaw to provide feedback to the surgeon by measuring the grasping strength; (3) 3D force/tactile sensor which facilitates palpation for tissue diagnostics during operation. This paper is a feasibility study regarding these proposed applications. A model of the robot controller using a prototype 3D sensor force has been successfully tested during the study of functional robot. Pre-studies of prototype sensors have demonstrated their usefulness in robot force feedback system to assess the state of tissue and to assess the clamping force the grasper surgical system.
PL
Przedmiotem pracy jest wykonanie czujnika siły 3D wg technologii MEMs i zastosowanie go jako mikrodżojstika siłowego do sterowania położeniem robota Robin Heart PVA. Ponieważ robot posiada 5 stopni swobody uruchomienie wszystkich możliwości ruchu jest wykonane przez zastosowanie sprzęgła przełączającego obiekt sterowania. Poprzez odpowiednie naciśnięcie czujnika uzyskujemy możliwość sterowania funkcjami tego sferycznego robota (z różną prędkością): pochylenie do przodu lub w bok lub alternatywnie wsuw/wysuw liniowy i obrót narzędzia wokół osi. Wykonano specjalny projekt umieszczenia czujnika w odpowiednim uchwycie mocowanym do narzędzia chirurgicznego. Wykonano odpowiedni system sterowania z nowym czujnikiem i dokonano porównania ze sterowaniem za pomocą klasycznego pilota.
EN
The subject aim of the this work is the investigation studying of applicability of 3D MEMS based force micro-sensors made by 3D MEMSmicromachining technology and use it as micro-joystick to control the position of robot Robin Heart PVA. Since the robot moves with 5 degrees of freedom to run utilise all the possibilities of movement is done available by the use of the switching clutch control object. By pressing the in appropriate mode (way) the sensor provides the ability to control the functions of the spherical robot (at diff erent speeds): to lean forward or sideways or alternatively to penetrate or withdrow withdraw and to rotate of the tool axis is possible. The sensor was fastened in its special of the surgical tool. An Applicability of appropriate control system equipped with a new this novel sensor was investigated in and a comparison with to the control using the classic remote control methods was investigated. Preliminary tests of laparoscope integrated force sensors were also investigated accomplished to provide additional on-line information for the surgeron during operation.
PL
Autorzy przedstawili w artykule konstrukcje dwóch urządzeń mechatronicznych: manipulatora oraz pojazdu inspekcyjnego. Do sterowania zastosowano dżojstik z dwoma stopniami swobody. Całość wykonano, używając do budowy posiadanych zestawów Lego Technic oraz Mindstorms NXT 2.0. Sterowanie opracowane zostało przy użyciu środowiska symulacyjnego Matlab Simulink z dodatkowymi bibliotekami obsłu-gującymi mikrokontroler, czujniki i serwomotory z zestawu Lego Mind-storms. Celem badań było sprawdzenie, jak siłowe sprzężenie zwrotne, odczuwalne przez operatora poprzez dżojstik, wpłynie na jakość sterowania. Scenariusze badań zakładały sterowanie manipulatorem znajdującym się w odległości 5 m od operatora. W drugim przypadku operator sterował pojazdem, patrząc jedynie na obraz przesyłany z zamontowanej na nim kamery na ekran laptopa. Dokonano porównania wartości uzyskanych dla wyłączonego oraz aktywnego sprzężenia, a także zaprezentowano otrzymane wyniki.
EN
The authors presented a paper with the design of two mechatronic devices: the manipulator and inspection vehicle. For steering joystick with two degrees of freedom was used. The whole constructions are made of Lego Technic and Mindstorms NXT 2.0. Control system was developed by using simulation environment Matlab Simulink with additional libtaries serving the microcontroller, sensors and servo motors from Lego Mindstorms kit. The object of the research was examination how force feedback affects on the control quality. Test scenarios assumed steering of the manipulator located 5 m far from the operator. In the second variant inspection vehicle was equipped with camera, operator steers the vehicle based only on view on notebook screen. To sum up the article, a comparison of the values obtained for the disabled and active feedback were shown.
EN
The article describes the use of the digital modeling and 3D visualization of electrohydraulic manipulator work, controlled by a haptic joystick (with force feedback). The aim of the research is modeling and control of the manipulator with untypical parallel kinematics in avirtual environment. Virtual manipulator retrace movements of real manipulator in distant form operator. The coordinates of configuration manipulator was reading and sending by the wireless communication. Virtual environment allows collision detection and obstacle friction motion. An information about the environment is based on force and visual feedback. Designed environment can be used as a simulator to learn to manipulate devices with electrohydraulic drives.
PL
Artykuł opisuje zastosowanie technik modelowania cyfrowego i wizualizacji 3D pracy manipulatora z napędami elektrohydraulicznymi, sterowanego za pomocą dżojstika z siłowym sprzężeniem zwrotnym. Obiektem badań jest manipulator o nietypowej, równoległej kinematyce, który został zamodelowany i umieszczony w środowisku wirtualnym. Wirtualny manipulator odzwierciedla ruchy będącego w pewnej odległości od operatora rzeczywistego urządzenia, odczytując jego współrzędne konfiguracyjne poprzez komunikację bezprzewodową. Wirtualne środowisko umożliwia wykrywanie kolizji oraz oporów ruchu przesuwanej przeszkody. Do operatora dostarczana jest informacja z wizyjnego i siłowego sprzężenia zwrotnego. Zaprojektowane środowisko może zostać wykorzystane jako symulator do nauki manipulowania urządzeniami z napędami elektrohydraulicznymi.
PL
W pracy przedstawiono wykorzystanie konsoli haptycznej Omega 7 do sterowania robotem KUKA LWR 4+ z zamontowanym uchwytem igły punkcyjnej. Manipulator KUKA zastosowano do usuwania usznopochodnego ropnia mózgu. W pierwszej części pracy przedstawiono prosty symulator, w którym do przeprowadzenia iniekcji w wirtualny ropień mózgu oraz pobrania płynu z jego wnętrza zastosowano konsolę haptyczną Omega 7. W dalszej części pracy przedstawiono stanowisko badawcze z robotem KUKA LWR 4+ i konsolą Omega 7 oraz pierwsze testy przeprowadzenia operacji z wykorzystaniem modelu czaszki.
EN
This paper presents the use of Omega 7 haptic console to control of KUKA LWR 4+ robot with integrated handle of puncture needles. KUKA manipulator was used to remove otogenic brain abscess. In the first part of the paper presents a simple simulator in which Omega 7 haptic consol was used to carry out injection into a virtual brain abscess and the withdrawal of fluid from inside. In the following paper presents a experimental set-up with the KUKA robot and haptic console and the first test of the operation using the model of skull.
PL
Artykuł przedstawia postępy i perspektywy systemu sterowania (interfejsu użytkownika) polskiego robota chirurgicznego Robin Heart, w ramach projektu prowadzonego przez zespół FRK. Trwa przygotowanie pierwszego modelu klinicznego robota: nowego modelu Robin Heart PortVisionAble, lekkiego, walizkowego robota toru wizyjnego. Kolejnym wyzwaniem jest budowa konsoli sterowania ramieniem robota o kontrolowanej sztywności i geometrii.
EN
The paper presents the achievements & perspectives, current state of works conducted by the FCSD team under the Robin Heart surgical robot console, surgeon-robot interface. The Robin Heart PortVisionAble will be prepared to track video endoscopy with new functional properties (lightweight, mobile robot) offered with telemedic system allowing the long distance image transfer. The construction of console for operator of surgical tools with controlled stiffness and geometry is another challenge for the near future.
12
Content available Haptyczny interfejs asystujący z cieczą MR
PL
W artykule opisano układy sterowania z zastosowaniem urządzeń dotykowych oraz podstawowe właściwości cieczy magnetoreologicznych. Przedstawiono wyniki badań zależności momentu hamującego od prądu płynącego przez cewki hamulca magnetoreologicznego dżojstika. Końcową część artykułu stanowi opis budowy i sposobu badań elektrycznego napędu liniowego z silnikiem prądu stałego, sterowanego przy pomocy dżojstika dotykowego z obrotowym hamulcem magnetoreologicznym.
EN
The paper control systems using haptic devices and the basic properties of magneto-rheological fluids described. The study braking torque depending of current flowing through the magnetorheological brake coil are presented. The final part of the article construction and testing of electric linear actuator with DC motor controlled with a haptic joystick with magnetorheological rotary brake described.
EN
The development of an interactive remote control of robots, of sensors and of view systems has enabled an expansion of potential area of modern surgery. Initiated by an army, the project of surgery in the field of battle has become a base of new domain of knowledge. It should be noticed that surgery executed by robots as minimally invasive surgery could be more precise and less incriminating for patient then using classical methods. The topic of the research described in this elaboration is the project of the haptic device with 6 degrees of freedom intended for the work with feedback-force control. The kinematic scheme is based on a partially decoupled parallelogram mechanism POLMAN 3×2. It means that it has 3 arms, each consists of parallelogram and quadrilateral transmission-carrying mechanism. The displacement of any degree of freedom has a very little influence on other degrees of freedom. Very important problem for ergonomic and surgery precision is a signal communication between the two sides, so it can give a feeling of real touching of an operated tissue by a doctor.
EN
The problem of manual but automation-aided controllers is very important for designers of today's equipment. Interactions of human with controllers must be properly solved and, besides design of control algorithms, the proper interfaces (information interfaces - from system to human and command interfaces - from human to system) are condition for successful operation. In the last years interest of researchers in active command interfaces (control sticks, levers), which can join both functions, has increased. In the paper, the analysis of different manual control system structures with different augmentation systems is presented. The effect of this analysis is a new control structure. The next problem which must be solved for implementation of active command interfaces is how to form its characteristics. Analysis of the controlled process responses (here, aircraft flight state) and state shows possibility of using information about aircraft state for the purpose of distinguishing some areas in the process state space and forming the force accordingly. The responses are obtained during simulation experiments. The results of simulations show proper and incorrect command depending on the flight condition and the force characteristics can be formed accordingly.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.