Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Interfejs użytkownika robota - przegląd urządzeń zadawania ruchu systemów sterowania telemanipulatorów

100%

Mucha Ł.

Medical Robotics Reports

|

2015

|

tom vol. 4

39--48

PL

Praca stanowi przegląd wybranych, stosowanych w przemyśle oraz urządzeń komercyjnych, systemów zadawania ruchu telemanipulatorów. Opracowanie może stanowić pożyteczny przewodnik dla konstruktorów robotów medycznych.

2

Innowacyjny projekt mechanizmu dla narzędzi laparoskopowych

100%

Mucha Ł.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2015

|

tom nr 2

13--17

PL

W artykule została przedstawiona analiza dostępnych na rynku mechanicznych układów przeniesienia napędu w narzędziach laparoskopowych. Omówiony został mechanizm przeniesienia napędu w narzędziach kątowo uchylnych zaproponowany przez autora. Przedstawiono budowę i działanie zaprojektowanego narzędzia oraz wyniki symulacji możliwych do realizacji ruchów wykonywanych przez narzędzie.

EN

The article presents the analysis of available solutions of transmissions in laparoscopic tools. The proposed by an author a new transmission of laparoscopic tools has been described. Design and principle of operation as well as a simulations of possible movements of this tool has been also presented.

3

Wirtualny model działania obrabiarki na przykładzie konwencjonalnej tokarki

63%

Mucha Ł. , Sokołowski A.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2010

|

tom nr 1

313-322

PL

W pracy przedstawiono opracowanie wirtualnego modelu tokarki TUD50. W programie CATIA zamodelowane zostały poszczególne podzespoły obrabiarki wzajemnie współpracujące ze sobą. Wykonane zostały symulacje możliwych do realizacji ruchów wykonywanych przez obrabiarkę, a także symulacje procesów relizowanych na obrabiarce takie jak toczenie, wiercenie, gwintowanie, itp. Przeprowadzone zostały badania mające na celu poprawienie jakości animacji, a także badania związane z zapisem animacji w jak najwyższej jakości.

EN

The publication includes the description of a virtual model of the latheTUD50. Particular sub-assemblies of the lathe were modeled in CATIA. The movements of lathe components and the typical operation, which will be done on lathe as: turning, drilling, threading were simulated with CATIA moduls - DMU Kinematics. Conducted a study at improving the quality of generated animations, and record animations in higher quality.

4

Lekki manipulator toru wizyjnego Pelikan

51%

Lis K. , Lehrich K. , Mucha Ł. , Nawrat Z.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2016

|

tom Vol. 22, nr 3

154--159

PL

Artykuł prezentuje budowę, zasadę działania oraz wstępne badania symulacyjne najmniejszego z manipulatorów toru wizyjnego z rodziny Robin Heart. W artykule przedstawiono również wyniki analiz numerycznych prowadzonych na etapie projektowania. Dotyczyły one identyfikacji metodą elementów skończonych naprężeń zredukowanych, sztywności statycznej oraz częstotliwości i postaci drgań własnych. W celu określenia parametrów jednostek napędowych dla poszczególnych stopni swobody manipulatora posłużono się analizami kinematycznymi, których przykładowe wyniki zaprezentowano również w niniejszym artykule.

EN

The article presents the design, principle of operation, and preliminary simulation study of the smallest manipulators for endoscope positioning (videosurgery) of the Robin Heart family. The paper also presents the results of numerical analyzes conducted at the design stage. They concerned the finite element identification of equivalent stress; the static stiffness; natural mode shapes and frequencies. Sample results of analyzes determining the parameters of the drive units for the respective degrees of freedom of the manipulator.

5

Badania cieplne elektrowrzeciona tokarskiego

51%

Lehrich K. , Lis K. , Mucha Ł.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2013

|

tom nr 2

99--114

PL

Artykuł prezentuje wyniki symulacyjnych badań cieplnych elektrowrzeciennika tokarskiego w zestawieniu z wynikami badań eksperymentalnych. Konstrukcję elektrowrzeciennika opracowano w Centrum Badawczo Konstrukcyjnym w Pruszkowie. W artykule uwagę skupiono na założeniach przyjętych do analiz MES i metodyce ich prowadzenia. Analizy termiczne przeprowadzono w stanie nieustalonym, wykorzystując oprogramowanie Ansys.

EN

The paper presents results of Simulation studies of thermal turning electro-spindle in comparison with experimental results. The subject of the study was a turning electro-spindle, whose construction has been developed in CBKO in Pruszków. This paper concentrates on the assumptions and methodology FEA research. For the analysis of thermal transient ANSYS software was used.

6

Sterowanie robotem chirurgicznym z siłowym sprzężeniem zwrotnym - wstępne testy funkcjonalne robota Robin Heart

51%

Krawczyk D. , Mucha Ł. , Lis K. , Nawrat Z.

Medical Robotics Reports

|

2018

|

tom vol. 7

43--50

PL

Testy robota chirurgicznego typu Robin Heart obejmują badania układów mechatronicznych, układów sterowania, badania symulacyjne i laboratoryjne wykonywania zadań chirurgicznych oraz badania na zwierzętach i planowane badania kliniczne. Cechy funkcjonalne robota, które pozwalają na osiągnięcie wysokiej precyzji zdalnego sterowania wymagają testów z udziałem człowieka. Celem publikacji jest przedstawienie wstępnych badań sprzężenia siłowego. Opisano system badawczy i metodykę badań na przykładzie pomiaru subiektywnej oceny sztywności materiałów.

EN

Robin Heart surgical tests include mechatronic systems, control systems, simulation and laboratory tests for performing surgical tasks, as well as animal studies and planned clinical trials. The functional features of the robot, which allow for high precision of remote control, require tests involving humans. The aim of the publication is to present preliminary force feedback tests. The research system and research methodology are described on the example of measuring the subjective stiffness assessment of materials.

7

Testing a prototype friction drive transmission

51%

Mucha Ł. , Lis K. , Lehrich K. , Nawrat Z.

Tribologia

|

2018

|

tom nr 5

47--52

EN

The article presents research on the mechanical properties of a drive system using an innovative mechanism converting rotary motion to progressive motion. The operating principle of the mechanism uses the friction-based transmission of drive from the motor to the drive shaft by means of two oppositely arranged unidirectional clutches. A side effect of such a solution utilized in the mechanism is the possibility of shifting the couplings while transmitting torque. The clutches were combined with a mechanism converting rotational motion to linear motion by utilizing friction between radial ball bearings and the shaft. This has resulted in an innovative mechanism for converting rotary motion to progressive motion, with the drive source being bound with a “friction screw” (a “slide” screw). A characteristic feature of this solution is the fact that there is no need for the nut to rotate in order to achieve progressive movement. Known solutions are based on a rotating nut and a fixed shaft system. The mechanism uses a fixed pitch nut, but it is possible to use a regulated pitch nut as a possible modification of the mechanism at a later stage of the system development. The main advantage of the mechanism tested is the possibility of uncoupling, which occurs when the maximum force transmitted by the nut is exceeded. This force is related to the friction force resulting from the pressure exerted by angularly shifted ball bearings on the drive shaft. The bearings are a substitute for the screw line in the classical ball screw mechanism. The research results presented in the article give an overview of the mechanical properties of the solution developed. The article also presents the influence of rotational speed and load on the mechanical parameters of the drive. The application of the described invention as the basis of the linear motion mechanism driving the tool of a surgical robot is a safe solution with unique and desirable characteristics.

PL

Analizowano cechy mechaniczne układu napędowego wykorzystującego innowacyjny mechanizm zamiany ruchu obrotowego na postępowy. Zasada działania mechanizmu wykorzystuje cierny sposób przekazania napędu z silnika na wał napędowy za pomocą dwóch przeciwstawnie ustawionych sprzęgieł jednokierunkowych. Efektem ubocznym takiego rozwiązania, wykorzystywanym w mechanizmie, jest możliwość przesuwu sprzęgieł przy jednoczesnym przekazywaniu momentu obrotowego. Sprzęgła połączono z mechanizmem zamieniającym ruch obrotowy na liniowy, wykorzystując tarcie pomiędzy rolkami w postaci łożysk tocznych a wałem. Uzyskano dzięki temu innowacyjny mechanizm zamiany ruchu obrotowego na postępowy, w którym źródło napędu jest związane z śrubą „cierną” (slide screw). Charakterystyczny dla mechanizmu jest brak konieczności obrotu nakrętki w celu realizacji ruchu liniowego. Dzięki zastosowanemu mechanizmowi uzyskuje się efekt zbliżony do znanych rozwiązań, które bazują na obrotowej nakrętce i nieruchomym wale. W przedstawionym w artykule mechanizmie zastosowano nakrętkę o stałym skoku, ale istnieje również możliwość zastosowania nakrętki o skoku regulowanym, co może stanowić dalszą modyfikację mechanizmu. Główną zaletą badanego mechanizmu jest możliwość rozsprzęglenia napędu, co następuje w przypadku przekroczenia maksymalnej siły przenoszonej przez nakrętkę. Siła ta związana jest z siłą tarcia będącą wynikiem docisku przesuniętych kątowo rolek w stosunku do wału napędowego. Rolki te stanowią w mechanizmie substytut linii śrubowej występującej w klasycznym mechanizmie śrubowo-tocznym. Zastosowanie opisanego wynalazku do mechanizmu ruchu liniowego narzędzia robota chirurgicznego stanowi bezpieczne rozwiązanie o unikatowych i pożądanych cechach użytkowych.

8

Robin Heart PortVisionAble - projekt, konstrukcja i wstępne badania

45%

Lis K. , Lehrich K. , Mucha Ł. , Rohr K. , Nawrat Z.

Medical Robotics Reports

|

2014

|

tom vol. 3

6--12

PL

Artykuł przedstawia postępy i perspektywy polskiego robota chirurgicznego Robin Heart. Rozpoczęty w 2000 r. projekt wszedł w fazę przygotowań pierwszych produktów, które wejdą na salę operacyjną. Po pierwszych eksperymentach na zwierzętach robotów Robin Heart modeli 1,2,Vision oraz mc2 wiadomo, że robot toru wizyjnego spełnił wszystkie oczekiwania odbiorców. Trwa przygotowanie pierwszego modelu klinicznego robota: nowego modelu Robin Heart PortVisionAble, lekkiego, walizkowego robota toru wizyjnego. Przedstawiono model, konstrukcję i badania wstępne prototypu. Opracowywana jest technologia produkcji seryjnej i przygotowywany model do badań certyfikacyjnych.

EN

The paper presents the achievements & perspectives, current state of works conducted by the FCSD team under the Robin Heart surgical robot project. The project, after series of animal and teleoperation experimentsentered the phase of preparation the first clinical robot model. Robin Heart Vision met the customers’ predictive expectations. The Robin Heart PortVisionAble will be prepared for robotic control of endoscope position/orientation with new functional robot’s properties (lightweight, mobile robot). Mass production technology is being developed. A robot for certification tests is being prepared.

9

Zastosowanie technologii druku 3D w konstrukcji prototypów manipulatorów medycznych

45%

Lehrich K. , Lis K. , Nawrat Z. , Mucha Ł. , Rohr K.

Mechanik

|

2016

|

tom R. 89, nr 3

224--225

PL

Przedstawiono przykład zastosowania druku 3D do budowania prototypów manipulatorów medycznych. Opisano konstrukcje manipulatorów i ich części wykonane metodą FDM – jako przykład posłużyły dwa prototypy manipulatorów, które powstały w 2014 i 2015 r. w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi w Zabrzu.

EN

Presented is an example of using 3D print technique to produce prototypes of medical manipulators. Design of the manipulators and components made by the FDM method was presented by example of two prototypes of manipulators that were built in 2014 and 2015 in the Zbigniew Religa Foundation for Cardiac Surgery Development, Zabrze.

10

Eksploracja przestrzeni parametrów syntezy brynzolamidu

45%

Kaczmarek Ł. , Leś A. , Mucha Ł. , Badowska-Rosłonek K. , Rosa A.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

tom T. 91, nr 3

307-312

PL

Przedstawiono sposoby pozyskiwania wiedzy o wartościach parametrów wpływających na prawidłowy przebieg kluczowego etapu syntezy brynzolamidu, ważnego leku oftalmicznego. W etapie tym w reakcji SN2 grupy p-toluenosulfonowej z etyloaminą powstaje pochodna aminowa z odwróconą konfiguracją na węglu chiralnym. Wykorzystano techniki teoretycznej eksploracji powierzchni odpowiedzi reakcji z dwukryterialną funkcją celu. Eksploracja nakierowana była na określenie parametrów odpowiednich dla uzyskania wysokiej wydajności i czystości produktu. W wyniku próbkowania określono odpowiednie wartości nadmiaru etyloaminy (ok. stukrotny) oraz oceniono optymalny w danych warunkach zakres temperatury reakcji (5–15°C). Zaproponowano również sposób wytwarzania brynzolamidu zmodyfikowany względem patentu podstawowego (1993, Alcon Laboratories Inc.) i charakteryzujący się stabilną wydajnością (ok. 80%) i czystością (ok. 93%) surowego produktu. Sposób ten nadaje się również do powiększenia skali.

EN

(R)-(+)-4-Ethylamino-2-(3-methoxypropyl)-3,4-dihydro-2Hthieno[3,2-e]thiazin-6-sulfonamide-1,1-dioxide (brinzolamide) (EtNH-I) was synthesized by reaction of 4-OH-I with EtNH₂ in DMF, MeCN or THF at changing temp. (10-25°C) and EtNH₂ (excess up to 100 mole equiv.) after protection of H₂NO₂S and OH groups in 4-OH-I with MeC(OMe)₃ and p-O₂NC₆H₄SO₂Cl, p-TsCl or MeSO₂Cl, resp., to obtain the optimum conditions of the reaction according to exptl. design. The highest EtNH-I yield (76%) and purity was achieved when the reaction was carried out in THF at 20-25°C and excess of EtNH₂ 100 mole equiv. after protection of OH group with p-TsCl. The higher yield of 4-EtNH-I was achieved when the EtNH₂ excess was removed by neutralization with HCl than by distg. off under vacuum.

11

Robot chirurgiczny Robin Heart Tele - następca Robin Heart mc2

38%

Nawrat Z. , Mucha Ł. , Lis K. , Lehrich K. , Rohr K. , Kostka P.

Medical Robotics Reports

|

2016

|

tom vol. 5

27--33

PL

W artykule opisano innowacyjną koncepcję platformy narzędziowej umożliwiającą operowanie za pomocą jednego ramienia robota pozycjonującego. W 2009 r. podczas testu in vivo modelu zwierzęcego operacji pomostowania wieńcowego udowodniono przydatność zupełnie nowej koncepcji robota modułowego nazwanego Robin Heart mc2. To największy do tej pory robot z rodziny Robin Heart – sterowany przez jednego operatora – zastępuje trzy osoby przy stole operacyjnym: chirurga asystującego (dwa narzędzia), operator toru wizyjnego (endoskop) oraz głównego chirurga (dwa narzędzia chirurgiczne). Po raz pierwszy wprowadzono w nim platformę narzędziową – de facto pełnego mini robota chirurgicznego – zamontowanego na jednym ramieniu robota. Zaprezentowany robot nowej generacji rozwija tę koncepcję wprowadzając oryginalne rozwiązania konstrukcyjne zwiększające możliwości funkcjonalne.

EN

This article describes an innovative concept of a tool platform that allows to operate with one arm of a positioning robot. In 2009, during the in vivo animal model of coronary artery bypass surgery, a completely new concept of a modular robot named Robin Heart mc2 was demonstrated and its usefulness proven. This is the largest Robin Heart robot, operated by one operator, replacing three people at the operating table: assistant surgeon (two tools), endoscope operator and primary surgeon (two surgical instruments). For the first time a tool platform has been introduced – de facto a full mini surgical robot – mounted on one robot arm. The next-generation robot presented here develops this concept by introducing original design solutions that enhance functionality

12

Sterowanie robotem Robin Heart Pelikan z zastosowaniem siłowego sprzężenia zwrotnego

38%

Mucha Ł. , Nawrat Z. , Lis K. , Lehrich K. , Rohr K. , Furjesb P. , Ducso C.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2016

|

tom Vol. 22, nr 3

146--153

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.

13

Postępy budowy specjalnych interfejsów operatora robota chirurgicznego Robin Heart

32%

Mucha Ł. , Rohr K. , Lis K. , Lehrich K. , Kostka P. , Sadowski W. , Krawczyk D. , Kroczek P. , Małota Z. , Nawrat Z.

Medical Robotics Reports

|

2015

|

tom vol. 4

49--55

PL

Praca stanowi przegląd oryginalnych systemów zadawania ruchu opracowanych dla polskiego robota chirurgicznego Robin Heart. Najnowsze, oryginalne rozwiązanie kontroli robota chirurgicznego Robi Heart – haptyczny zadajnik ruchu – pozwala na sprawne i z wyczuciem siły 3D sterowanie narzędziami robota.

14

Interfejs operatora robota chirurgicznego - oryginalne rozwiązania sprzężenia informacyjnego i decyzyjnego

32%

Nawrat Z. , Kostka P. , Lis K. , Rohr K. , Mucha Ł. , Lehrich K. , Sadowski W. , Krzysztofik K. , Małota Z.

Medical Robotics Reports

|

2013

|

tom vol. 2

12--21

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.

15

Robin Heart INCITE surgical telemanipulator controlled by system equipped with 3D force sensor

26%

Nawrat Z. , Mucha Ł. , Krawczyk D. , Lis K. , Lehrich K. , Rohr K. , Földesy P. , Radó J. , Dücső C. , Sántha H. , Szebényi G. , Fürjes P.

Medical Robotics Reports

|

2017

|

tom vol. 6

37--46

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.

16

Robin Heart Force Feedback/Control System Based on INCITE Sensors - preliminary study

26%

Rohr K. , Fürjes P. , Mucha Ł. , Radó J. , Lis K. , Dücső C. , Sadowski W. , Foldesy P. , Krawczyk D. , Kroczek P. , Małota Z. , Szebényi G. , Nawrat Z.

Medical Robotics Reports

|

2015

|

tom vol. 4

10--17

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 different 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.

17

Robin Heart INCITE - wprowadzenie sprzężenia siłowego dla telemanipulatora chirurgicznego

26%

Nawrat Z. , Mucha Ł. , Rohr K. , Lis K. , Lehrich K. , Krawczyk D. , Földesy P. , Radó J. , Dücső C. , Sántha H. , Szebényi G. , Fürjes P.

Medical Robotics Reports

|

2016

|

tom vol. 5

34--42

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).