Robótica quirúrgica, desde los grandes asistentes hasta la nanotecnología

En este artículo se hace una revisión del desarrollo de la robótica quirúrgica empezando por los primeros robots industriales utilizados en procedimientos médicos, siguiendo con los grandes asistentes robóticos para cirugía abdominal, los mini y micro robots, sus tipos y diferentes aplicaciones, y finalmente se muestran los nano robots diseñados para aplicaciones quirúrgicas.  El objetivo es mostrar una visión general de las últimas actualizaciones en cirugía robótica y las potenciales aplicaciones de esta y de nuevas tecnologías en diferentes procedimientos quirúrgicos, además de exponer las ventajas y desventajas de los diferentes sistemas robótico

Robótica quirúrgica, desde los grandes asistentes hasta la nanotecnología

En este artículo se hace una revisión del desarrollo de la robótica quirúrgica empezando por los primeros robots industriales utilizados en procedimientos médicos, siguiendo con los grandes asistentes robóticos para cirugía abdominal, los mini y micro robots, sus tipos y diferentes aplicaciones, y finalmente se muestran los nano robots diseñados para aplicaciones quirúrgicas.  El objetivo es mostrar una visión general de las últimas actualizaciones en cirugía robótica y las potenciales aplicaciones de esta y de nuevas tecnologías en diferentes procedimientos quirúrgicos, además de exponer las ventajas y desventajas de los diferentes sistemas robótico

Robótica quirúrgica, desde los grandes asistentes hasta la nanotecnología

En este artículo se hace una revisión del desarrollo de la robótica quirúrgica empezando por los primeros robots industriales utilizados en procedimientos médicos, siguiendo con los grandes asistentes robóticos para cirugía abdominal, los mini y micro robots, sus tipos y diferentes aplicaciones, y finalmente se muestran los nano robots diseñados para aplicaciones quirúrgicas.  El objetivo es mostrar una visión general de las últimas actualizaciones en cirugía robótica y las potenciales aplicaciones de esta y de nuevas tecnologías en diferentes procedimientos quirúrgicos, además de exponer las ventajas y desventajas de los diferentes sistemas robótico

Diseño y construcción de una interfaz háptica de seis grados de libertad

Context: Many technological applications are including haptic devices, which send to the user haptic feedback that is traduced to a sensation. This work shows the construction of a type of these devices.Method: This work shows the design and construction of a haptic device of six degrees of independent movement with its force feedback.Results: It was obtained a haptic device of six degrees of freedom that allows the movement of a cursor on a virtual environment formed by a cube in the PC. The haptic device sends to the user a force feedback when the cursor touches any side of the virtual cube.Conclusions: The built haptic device provides a suitable haptic sensation into the virtual environment. This device will be able to test and use in many advanced perception projects.Contexto: Múltiples aplicaciones tecnológicas están empezando a incluir dispositivos de realimentación háptica, los cuales envían al usuario algún tipo de realimentación que a su vez se traduce en sensación. Este trabajo incursiona en la construcción de uno de estos dispositivos hápticos.Método: El presente trabajo muestra el procedimiento de diseño y posterior construcción de una interfaz háptica que permite seis grados de movimiento independiente con su respectiva realimentación.Resultados: Se obtuvo una interfaz háptica de seis grados de libertad, la cual permite el movimiento de un cursor en un ambiente virtual constituido por un cubo dentro del computador. Dicha interfaz envía al usuario una realimentación de fuerza cuando el cursor virtual toca alguno de los lados del cubo virtual.Conclusiones: La interfaz háptica construida proporciona una adecuada sensación háptica en el ambiente virtual construido. Dicha interfaz podrá ser probada y utilizada en diversos proyectos que pretendan ofrecer mayor percepción al usuario

Modelado y simulación del centro de rotación remoto para robots en cirugía laparoscópica

En el presente TFG se lleva a cabo un estudio detallado del concepto de centro de rotación remoto (RCM, remote center of motion) en el campo de la robótica y, en concreto, en los sistemas robotizados utilizados en cirugías laparoscópicas. Para ello, se ha llevado a cabo una exhaustiva revisión de la literatura sobre el uso de este mecanismo en robótica, que lo que permite es el movimiento de pivoteo de las herramientas alrededor de las pequeñas incisiones del paciente durante las cirugías mínimamente invasivas, evitando así dañar los tejidos circundantes. Se ha realizado un modelado de dos de los mecanismos RCM más utilizados hoy en día, que son el RCM circular y el RCM basado en el uso de paralelogramos. Para ello, se han propuesto diferentes modelos, se ha resuelto su estudio cinemático directo y se ha realizado un modelo simbólico para verificar su validez. Por último, se ha llevado a cabo la simulación de estos modelos con un software de Matlab, Robotics Toolbox. Para finalizar, se ha propuesto un ejemplo del uso de un mecanismo RCM en un contexto real, como parte de un robot de asistencia quirúrgica, en concreto del sistema da Vinci. Se ha hecho un estudio de las características de su mecánica, en la que se incluye un RCM basado en paralelogramos. Ha sido desarrollado un modelo, a partir de la literatura revisada, del que posteriormente se ha completado su modelado, cinemática directa y se ha realizado una simulación, en la que se aprecia que se ha logrado el objetivo del centro de rotación remoto, que es conservar el punto de fulcro durante el procedimiento quirúrgico.Grado en Ingeniería Biomédic

Sistema de control y alimentación para un robot ápodo modular e hiper redundante

En este trabajo se estudian las tecnologías necesarias para el desarrollo de un robot ápodo modular destinado a la exploración de entornos cilíndricos (en especial el intestino grueso) mediante actuadores basados en polímeros electroactivos. Se ha planteado la instrumentación necesaria para este robot, incluyendo un sistema de visión estereoscópica, giroscopio, sensores de fuerza lateral y temperatura y humedad.Departamento de Ciencias de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica, Expresión Gráfica en la Ingeniería, Ingeniería Cartográfica, Geodesia y Fotogrametría, Ingeniería Mecánica e Ingeniería de los Procesos de FabricaciónGrado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automátic

Diseño del mecanismo de accionamiento de un robot ápodo mediante herramientas CAD y selección de materiales biocompatibles

Este trabajo plantea el proceso de diseño de un robot ápodo, modular e hiperredundante de aplicación en el campo de la endoscopia; debe ser capaz de trabajar como un extremo móvil y controlable, que pueda sortear obstáculos para alcanzar las zonas deseadas dentro del cuerpo cuyo acceso presenta dificultades debido al nivel de desarrollo de la tecnología. Se investigan materiales que puedan miniaturizarse y emplearse con éxito dentro del microrrobot y para su diseño se emplearán herramientas de CAD (del inglés: diseño asistido por ordenador) que ayuden a concretar sus formas y mecanismos.This paper proposes the process design of an apex, modular and hyper-redundant robot for application in the field of endoscopy. It must work as a mobile and controllable endoscope able to avoid obstacles in order to reach expected areas inside the body where the access is complex due to the current technology development status. Materials that can be miniaturized and successfully employed within the microrobot and CAD (computer-aided design) tools will be studied and used for its design to help specify its shapes and mechanisms.Departamento de Ciencias de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica, Expresión Gráfica en la Ingeniería, Ingeniería Cartográfica, Geodesia y Fotogrametría, Ingeniería Mecánica e Ingeniería de los Procesos de FabricaciónMáster en Ingeniería Industria

Modelación y control predictivo de un robot móvil con centro de masa desplazado.

En este trabajo se propuso la implementación de seguimiento de trayectorias en el plano (X,Y) de un robot móvil tipo uniciclo a través de la aplicación de la estrategia de Control Predictivo basado en Modelos (MPC), para lo cual fue necesario conocer previamente el modelo cinemático y dinámico considerando un centro de masa desplazado lateralmente del eje que une a las dos ruedas; parámetros que permitieron establecer y formular el esquema de control. Los algoritmos de control fueron implementados en el robot móvil tipo uniciclo AKASHA (no comercial), se consideraron velocidades de referencia como señales de control al sistema, como es común en robots comerciales. Además, el modelo tiene una estructura adecuada para el diseño de las leyes de control. Los resultados obtenidos a través de simulaciones y de forma experimental, mostraron que el robot móvil tipo uniciclo converge a la trayectoria deseada conforme a los algoritmos del Control Predictivo implementados, reduciendo los errores que se presentan debido a las restricciones y demás factores concurrentes en el movimiento del robot móvil hacia la trayectoria deseada. Como se verá en el presente proyecto no existe una única metodología específica en torno a la implementación de los controladores predictivos; sin embargo, se debe considerar que el modelo dinámico de un robot o planta obtenido previamente a la aplicación de un algoritmo MPC debe ser lo suficientemente preciso para que sea eficiente y represente el mismo comportamiento del sistema real; mientras más inexacto el modelo mayor será el error en el control.In this work, the implementation of trajectory tracking in the plane (x, y) of a unicycletype mobile robot was proposed through the application of the model-based predictive control strategy (MPC), for which it was necessary to know previously the kinematic and dynamic model considering a centre of mass displaced laterally of the axis that joins the two wheels; parameters that allowed to establish and formulate the control scheme. The control algorithms were implemented in the AKASHA single-cell mobile robot (noncommercial), reference speeds were considered as control signals to the system, as is common in commercial robots. In addition, the model has an adequate structure for the design of control laws. The results obtained through simulations and experimentally, showed that the single-unit mobile robot converges to the desired trajectory according to the Predictive Control algorithms implemented, reducing the errors that arise due to restrictions and other concurrent factors in the movement of the mobile robot towards the desired path. As it will be seen in the present project, there is no single methodology around the implementation of predictive controllers; however, it must be considered that the dynamic model of a robot or plant obtained previously to the application of an MPC algorithm must be sufficiently precise to be efficient and represent the same behaviour of the real system; The more inaccurate the model, the greater the error in control

Manipulador aéreo con brazos antropomórficos de articulaciones flexibles

[Resumen] Este artículo presenta el primer robot manipulador aéreo con dos brazos antropomórficos diseñado para aplicarse en tareas de inspección y mantenimiento en entornos industriales de difícil acceso para operarios humanos. El robot consiste en una plataforma aérea multirrotor equipada con dos brazos antropomórficos ultraligeros, así como el sistema de control integrado de la plataforma y los brazos. Una de las principales características del manipulador es la flexibilidad mecánica proporcionada en todas las articulaciones, lo que aumenta la seguridad en las interacciones físicas con el entorno y la protección del propio robot. Para ello se ha introducido un compacto y simple mecanismo de transmisión por muelle entre el eje del servo y el enlace de salida. La estructura en aluminio de los brazos ha sido cuidadosamente diseñada de forma que los actuadores estén aislados frente a cargas radiales y axiales que los puedan dañar. El manipulador desarrollado ha sido validado a través de experimentos en base fija y en pruebas de vuelo en exteriores.Ministerio de Economía y Competitividad; DPI2014-5983-C2-1-