Problematyka robotów medycznych, zapoczątkowana w Polsce w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii, jest od 12 lat rozwijana w Instytucie Obrabiarek i TBM Politechniki Łódzkiej we współpracy z tą Fundacją. W ciągu ostatnich dwóch lat prace badawcze koncentrowały się na miniaturyzacji narzędzi chirurgicznych, procedurach automatycznej wymiany tych narzędzi z wykorzystaniem zaprojektowanego do tego celu magazynu końcówek narzędziowych, wyposażeniu robota w zmysł dotyku oraz na opracowaniu oprogramowania, które w ergonomiczny i intuicyjny sposób pozwoli sterować robotem z wykorzystaniem wszystkich jego możliwości.
EN
The project of research work on issues related to medical robots, as initiated in the Cardiosurgery Promotive Foundation has been conducted for twelve years by the Machine Tool and Machine Development Engineering Institute, Łódź Technical University, in close cooperation with the Foundation. For the recent two years the efforts of research work have been concentrated on arriving at the possibly minimum size of surgical tools and on the methods of automatic change of these tools with making use of special tool bits magazine, as well as providing the robot with the sense of touch and developing adequate software for the robot ergonomic and intuitive control utilizing all and every of its operating features.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono prototyp urządzenia umożliwiającego śródoperacyjny pomiar zmiany długości kończyny podczas zabiegów endoprotezoplastyki stawu biodrowego. Zaproponowany system to miniaturowe, siedmio-członowe ramię pomiarowe, mierzące przemieszczenie kości udowej względem kości miednicznej pacjenta. Pomiar odbywa się dwuetapowo. W pierwszym kroku, przed obcięciem głowy kości udowej i wstawieniem implantu, rejestrowana jest geometria wzorcowa. W drugim kroku, po wstawieniu implantu, system umożliwia wielokrotne pomiary jego geometrii – każdorazowo podając względną zmianę parametrów wydłużenia i odsunięcia (odniesioną do zapisanej w pierwszym kroku wartości wzorcowej). Na podstawie otrzymanych wyników chirurg-ortopeda może dobierać wielkości główki, kąt i długości szyjki trzpienia endoprotezy. Pomiary wykonane na przygotowanym stanowisku badawczym potwierdzają precyzję pomiaru zaprojektowanego urządzenia na poziomie jednego milimetra oraz ich wysoką powtarzalność.
EN
The article presents a prototype of a device for intraoperative measurements of limb length changes during total hip arthroplasty (THA). The proposed system is a miniature, seven-element measuring arm designed for measurements of relative femur – plevic bone displacements. Measurements take place in two stages. In the first step, before the removal of the femoral head and insertion of the implant, original geometry of the joint is recorded and stored as a reference value. In the second step, after insertion of the implant, the system allows for multiple measurements of its geometry. With each measurement, a relative change in elongation and femoral offset is given. Values of both parameters are used by a surgeon to optimize the size of femoral head and the angle and length of the neck of femoral stem. Tests and measurements conducted on a hip joint model confirm the milimiter accuracy of the proposed device and prove high repeatability of the results.
W artykule przedstawiono metodę wyznaczenia położenia i przemieszczenia na podstawie pomiaru globalnej orientacji członów ramienia pomiarowego z wykorzystaniem czujników pola grawitacyjnego i pola magnetycznego. Zaprezentowano metodę wykorzystania filtra Kalmana do uśredniania wyników, przedstawiono stanowisko badawcze i wyniki pomiarów. Wykazano możliwość utworzenia łańcucha kinematycznego, w którym zamiast wyznaczania położenia końcowego członu na podstawie pomiaru kątów w stosunku do poprzednich członów od końca do podstawy, możliwe jest wyznaczenie ich globalnej orientacji poprzez pomiar kątów członów względem wektorów poła grawitacyjnego i pola magnetycznego, czyli globalnego układu współrzędnych.
EN
The paper presents the method of determining the global orientation of links of the measuring arm by gauging the angles of the members relative to the vector of the gravitational and magnetic field using inertial sensors. A method of using Kalman filter to average the results are presented as a test on two-links measuring arm equipped with accelerometers and magnetometers placed on each of the links and analysis of measurement results in terms of repeatability. The ability to create kinematic chain was demonstrated, in which, instead of determining the position of the final link on the basis of the measurement of angles in relation to the previous links from the end to the base of the arm, it is possible to define links global orientation by measuring angles of links in respect to the vectors of the gravity field and the magnetic field, in global coordinate system.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
We present kinematic structure of measurement arm along with its construction restrains originating from using only accelerometers for determining relative positions of links. Method of calculating position of arm's end in relation to its base basing on orientation of individual links is presented. Accuracy and repeatability tests were performed using custom made test stand. The description of test stand, measurements procedures for last link changing its position in Cartesian directions and orientation in vertical axis is also included in the paper. These changes were justified in context of links orientation in relations to global coordinate system. Obtained tests results are presented and analyzed.
The paper presents the method of determining the global orientation of links of the measuring arm by gauging the angles of the links relative to the vector of the gravitational and magnetic field using inertial sensors. A method of using Kalman filter to average the results is presented as a test on two-links measuring arm equipped with accelerometers and magnetometers placed on each of the links and analysis of measurement results in terms of repeatability. There was demonstrated the ability of creating kinematic chain. Instead of determining the position of the final link on the basis of the measurement of angles in relation to the previous links from the end to the base of the arm, it is possible to define links global orientation by measuring angles of links in reference to the vectors of the gravity field and the magnetic field, in global coordinate system.
W artykule przedstawiono metodę estymacji położenia na podstawie pomiaru globalnej orientacji członów ramienia manipulatora z wykorzystaniem czujników pola grawitacyjnego. Niniejszy artykuł przybliża problem estymacji położenia na podstawie pomiarów obarczonych dużym szumem i wykorzystania rozszerzonego filtra Kalmana do ograniczenia w dużym stopniu wpływu szumów na pomiar.
EN
Paper presents kinematic structure of measurement arm along with its construction restrains originating from using only accelerometers for determining relative positions of links. This article introduces the problem of position estimation based on measurements with high noise and the use of the extended Kalman filter to limit the impact of noise on the measurement to a large extent. Repeatability tests were performed using custom made test stand.
In this study novel transversal pneumatic artificial muscles (TPAM), made from composite – poly(dimethylsiloxane) (PDMS) matrix membrane and poly(ethylene terephthalate) (PET) satin reinforcement, are presented. Miniature TPAM consists of a flexible internal braid (IB) reinforcing the membrane and the external braid (EB). EB, with fibers arranged transversely to the IB, is placed laterally. Differently prepared TPAMs were tested for their effectiveness as actuators for robot drive and the PDMS/PET composite suitability was evaluated for applications in human gastrointestinal tract (chemical resistance, thermal characteristic). FT-IR spectra of the composite were compared for study PDMS impregnation process of PET satin and effect of immersion in selected solution. The composite shows outstanding biocompatibility and the muscles have competitive static load characteristics in comparison with other pneumatic artificial muscles (PAM). These results lead to believe, that in the near future painless examination of the gastrointestinal tract using a secure robot will be possible.
Artykuł przedstawia aktualny stan prac nad konstrukcją ramienia narzędziowego polskiego robota kardiochirurgicznego. Opisana jest konstrukcja kiści o czterech stopniach swobody oraz mechanizm stałopunktowy zapewniający obrót narzędzia wokół punktu, w którym wchodzi ono w ciało pacjenta. Wyszczególnione są różne problemy konstrukcyjne (małe wymiary, wytrzymałe cięgna, duży zakres ruchu) niezbędne do rozwiązania.
EN
The article presents the current state of works over the construction of tool arm for a Polish cardiosurgical robot. It describes the construction of a wrist withfour degrees of freedom and a faced-point parallel mechanism providing tool's turn around a point in which it enters patienfs body. Different construction problems are emphasize (like small size, strength of tie, wide range of movements) which are necessary to solve.
Obecnie lekarze mają utrudnione zadanie w leczeniu chorób środkowej części układu pokarmowego, tj. jelita cienkiego. Najczęstszym problemem jest zbyt późne wykrycie choroby, przez co całkowite wyleczenie staje się utrudnione lub wręcz niemożliwe. Lekarze cały czas namawiają ludzi do przeprowadzania badań profilaktycznych. Lecz nawet częste badania bez odpowiedniego sprzętu również nie przyniosą w pełni oczekiwanych rezultatów. Niniejszy artykuł zawiera przegląd obecnie stosowanych metod diagnostycznych jak i postępów w badaniach nowoczesnego sprzętu diagnostyczno-terapeutycznego. W podsumowaniu artykułu są przedstawione najważniejsze cechy jakie powinno posiadać idealne urządzenie przeznaczone do badań całego układu pokarmowego oraz koncepcja takiego urządzenia.
EN
The treatment of disease of the small intestine is not easy. The main problem is often delay in diagnosis making full recovery hard or even impossible. People are regularly encouraged to undergo screening procedures of the colon yet, no easy screening can be performed on the small bowel. This paper is a review of currently used diagnostic methods and a description of advances in this field. In the summary the perfect diagnostic device to evaluate the whole digestive system is proposed.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper outlines general assumptions of work principle of displacement measuring arm that bases on accelerometers. Symbolic representation of arm’s kinematic structure is shown. Also, an analysis of construction correctness has been verified in terms of the effectiveness of using accelerometers to measure individual links displacements. A method of acquiring information on workspace is presented. The workspace has been determined in two variants: without considering last link orientation and for given orientation of that link. Paper also describes a determination method of increments values of angular displacements for individual links of the arm in terms of obtained proper results and rational computation time of workspace scanning algorithm. Finally, there is a presentation of method for determining a cuboid space for arm accuracy and repeatability measurement in XYZ coordinate system.
Modern classical power generation systems, based on power plants in Poland, where coal (hard bituminous coal or lignite) is the primary energy source, operate under variable loading conditions. Thus, all machines working in the technological system of the power generation unit are required to be adapted to variable loading, and, consequently, to operate beyond the design point of their performance characteristics. High efficiency of the process requires the efficiency of individual devices to be high, beyond the design point, as well. For both air and exhaust gases fans, an effective control system is needed to attain a high level of efficiency. As a result of cooperation between two institutes from the Faculty of Mechanical Engineering, Lodz University of Technology, and the Vibroson company, a new design of the radial fan with impeller movable blades, which allows for controlling the device operation within a wide range, has been developed. This new design and determination the performance characteristics for two geometrical variants of blades with computational fluid dynamics methods are presented. The obtained results have been compared to the results of the measurements of fan performance curves conducted on the test stand.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.