Diseño y construcción de un robot tipo serpiente que implementa movimientos de marcha rectilínea y sidewinding

Bio-inspired robots offer locomotion versatility in a wide variety of terrains that conventional robots cannot access.  One such bio-inspired platform is snake-like robots, which are mechanisms designed to move like biological snakes. The aim of this paper was to implement and validate, through comparison in real and simulation tests on flat terrain, the design of a snake robot that allows movements in two perpendicular planes, by the application of three-dimensional locomotion modes. The prototype robot had a modular and sequential architecture composed of eight 3D printed segments. The necessary torques for each motor are found by means of a simulation in Matlab – Simulink and the SimScape tool. The Webots mobile robotics simulator was used to create a parameterized virtual model of the robot, where two types of gaits were programmed: sidewinding and rectilinear. Results showed that the robot undertakes lower than 1 second in execution time to reach the total distance in each of the proposed marches when comparted to the simulation. In addition, mean differences of 6 cm for the distances during the sidewinding mode experiment and 1.2 cm in the deviation in the rectilinear mode on flat terrain were obtained. In conclusion, there is a great similarity between the simulation tests and those performed with the actual robot, and it was also possible to verify that the behavior of the prototype robot is satisfactory over short distances.Los robots bioinspirados ofrecen versatilidad de locomoción en una amplia variedad de terrenos a los que los robots convencionales no pueden acceder. Una de esas plataformas bioinspiradas son los robots con forma de serpiente, que son mecanismos diseñados para moverse como serpientes biológicas. El objetivo de este artículo fue implementar y validar, mediante la comparación en pruebas reales y de simulación sobre un terreno llano, el diseño de un robot serpiente que permite movimientos en dos planos perpendiculares mediante la aplicación de modos tridimensionales de locomoción. El prototipo del robot contó con una arquitectura modular y secuencial compuesto por ocho segmentos impresos en 3D. Los pares necesarios para cada motor se encuentran mediante una simulación en Matlab – Simulink y la herramienta SimScape. El simulador de robótica móvil Webots se utilizó para crear un modelo virtual parametrizado del robot, donde se programaron dos tipos de marcha: sidewinding y rectilínea. Los resultados mostraron que el comportamiento del robot evidencia valores menores a 1 segundo en el tiempo de ejecución para alcanzar la distancia total en cada una de las marchas propuestas en comparación con la simulación. Además, se obtuvieron diferencias en promedio de 6 cm para las distancias durante el experimento del modo sidewinding y de 1.2 cm en el desvió rectilíneo sobre un terreno plano. En conclusión, existe una gran similitud entre las pruebas de simulación y las realizadas al robot real; igualmente se pudo verificar que el comportamiento del prototipo del robot es satisfactorio en recorridos cortos

Microdispositivos:: herramientas para aplicaciones médicas

Abstract: This article reviews the literature on the latest advances in microdevices for medical applications. The objective is to show an overview of the latest devices and their applications, as well as future development vectors in the area. A search of about 170 articles was performed, most of them published between the years 2015 and 2021, of which 53 were chosen as they were the most topical and impactful in the research fields referred to drug delivery, minimally invasive surgery, and cranial and vascular intromissions. It is concluded that, although microdevices are at an advanced stage of research, they still have many challenges to be solved, which has not allowed clinical trials to be completed in many cases. One of the great challenges ahead is to increase the precision in locomotion and to make the devices capable of performing more complex tasks with the help of smaller-scale electronic devices.Resumen: El presente artículo realiza una revisión de la literatura sobre los últimos avances en cuanto a los micro dispositivos para aplicaciones médicas. El objetivo es mostrar un panorama general de los últimos dispositivos y sus aplicaciones, así como los futuros vectores de desarrollo en el área. Se realizó una búsqueda de alrededor de 170 artículos, la mayoría de ellos publicados entre los años 2015 y 2021, de los cuales se eligieron 53 al ser los de mayor actualidad e impacto en los campos de investigación referidos a la administración de fármacos, la cirugía mínimamente invasiva, y las intromisiones craneales y vasculares. Se concluye que, si bien los micro dispositivos están en una etapa avanzada de investigación, aún tienen muchos desafíos por solucionar, lo cual no ha permitido completar en muchos casos las pruebas clínicas. Uno de los grandes desafíos futuros es incrementar la precisión en locomoción y conseguir que los dispositivos puedan realizar tareas más complejas con ayuda de dispositivos electrónicos de menor escala

Robótica en cirugía y neurocirugía, aplicaciones y desafíos, una revisión

The integration of robots in operating rooms aims to improve the performance and efficiency of various procedures, since it offers remarkable advantages over conventional procedures, in particular precision, hand shake filtering and the possibility of executing complex tasks, however, Considerable challenges still prevail affecting massification and maneuverability on the part of surgeons. In the present work a review of the current state of robotic surgery, the challenges and trends is carried out. Specifically, the need for optimal force feedback mechanisms is evidenced, as well as dynamic visualization through augmented reality or virtual reality. It is not yet possible to determine that robotic surgery has reached standards, however, the integration of alternative technologies will allow surgeons to improve not only the efficiency of the robot, but also of its operation by the surgeonLa integración de robots en los quirófanos plantea mejorar el desempeño y eficiencia de variados procedimientos, dado que ofrece ventajas destacables sobre los procedimientos convencionales, en particular la precisión, el filtrado de temblor de mano y la posibilidad de ejecución de tareas complejas, sin embargo, aún prevalecen considerables desafíos que afectan la masificación y la maniobrabilidad por parte de los cirujanos. En el presente trabajo se realiza una revisión del estado actual de la cirugía robótica, los retos y las tendencias. En concreto se evidencia la necesidad de mecanismos de realimentación de fuerza óptimos, así como la visualización dinámica mediante realidad aumentada o realidad virtual. Aun no es posible determinar que la cirugía robótica ha alcanzado estándares, sin embargo, la integración de tecnologías alternas permitirá mejorar no solo la eficiencia en cuanto al robot sino respecto de su operación por parte de los cirujanos

Robótica en cirugía y neurocirugía, aplicaciones y desafíos, una revisión

The integration of robots in operating rooms aims to improve the performance and efficiency of various procedures, since it offers remarkable advantages over conventional procedures, in particular precision, hand shake filtering and the possibility of executing complex tasks, however, Considerable challenges still prevail affecting massification and maneuverability on the part of surgeons. In the present work a review of the current state of robotic surgery, the challenges and trends is carried out. Specifically, the need for optimal force feedback mechanisms is evidenced, as well as dynamic visualization through augmented reality or virtual reality. It is not yet possible to determine that robotic surgery has reached standards, however, the integration of alternative technologies will allow surgeons to improve not only the efficiency of the robot, but also of its operation by the surgeonLa integración de robots en los quirófanos plantea mejorar el desempeño y eficiencia de variados procedimientos, dado que ofrece ventajas destacables sobre los procedimientos convencionales, en particular la precisión, el filtrado de temblor de mano y la posibilidad de ejecución de tareas complejas, sin embargo, aún prevalecen considerables desafíos que afectan la masificación y la maniobrabilidad por parte de los cirujanos. En el presente trabajo se realiza una revisión del estado actual de la cirugía robótica, los retos y las tendencias. En concreto se evidencia la necesidad de mecanismos de realimentación de fuerza óptimos, así como la visualización dinámica mediante realidad aumentada o realidad virtual. Aun no es posible determinar que la cirugía robótica ha alcanzado estándares, sin embargo, la integración de tecnologías alternas permitirá mejorar no solo la eficiencia en cuanto al robot sino respecto de su operación por parte de los cirujanos

Interfaces naturales en la robótica: una revisión

This article reviews the use of the Natural User Interfaces (NUI) starting with the study of the devices that allow its use and are more common in the market and research. Subsequently, it is look for some work developed to manipulate industrial robots and allow users to perform concrete and complex jobs that put them at risk. Finally, a review of the wide applications that the NUI have in medicine from the assistance in the operating rooms until the rehabilitation is made. It is understood that the study in this field is current and can be of great help to several users in several applications, especially those that generate a social impact.En este artículo se hace una revisión del uso de las Interfaces Naturales de Usuario (INU) empezando por el estudio de los dispositivos que permiten su uso y que son más comunes en el mercado y la investigación. Posteriormente se muestran algunos trabajos desarrollados para manipular robots industriales ypermitir a los usuarios realizar trabajos concretos y complejos son ponerse en riesgo. Finalmente se hace un repaso de las amplias aplicaciones que las INU tienen en la medicina desde la asistencia en quirófanos hasta la rehabilitación. Se pretende mostrar que el estudio en este campo está vigente y puede ser de gran ayuda para diversos usuarios en varias aplicaciones, especialmente aquellas que generan un impacto social

Interfaces naturales en la robótica: una revisión

This article reviews the use of the Natural User Interfaces (NUI) starting with the study of the devices that allow its use and are more common in the market and research. Subsequently, it is look for some work developed to manipulate industrial robots and allow users to perform concrete and complex jobs that put them at risk. Finally, a review of the wide applications that the NUI have in medicine from the assistance in the operating rooms until the rehabilitation is made. It is understood that the study in this field is current and can be of great help to several users in several applications, especially those that generate a social impact.En este artículo se hace una revisión del uso de las Interfaces Naturales de Usuario (INU) empezando por el estudio de los dispositivos que permiten su uso y que son más comunes en el mercado y la investigación. Posteriormente se muestran algunos trabajos desarrollados para manipular robots industriales ypermitir a los usuarios realizar trabajos concretos y complejos son ponerse en riesgo. Finalmente se hace un repaso de las amplias aplicaciones que las INU tienen en la medicina desde la asistencia en quirófanos hasta la rehabilitación. Se pretende mostrar que el estudio en este campo está vigente y puede ser de gran ayuda para diversos usuarios en varias aplicaciones, especialmente aquellas que generan un impacto social

Interfaces naturales en la robótica: una revisión

This article reviews the use of the Natural User Interfaces (NUI) starting with the study of the devices that allow its use and are more common in the market and research. Subsequently, it is look for some work developed to manipulate industrial robots and allow users to perform concrete and complex jobs that put them at risk. Finally, a review of the wide applications that the NUI have in medicine from the assistance in the operating rooms until the rehabilitation is made. It is understood that the study in this field is current and can be of great help to several users in several applications, especially those that generate a social impact.En este artículo se hace una revisión del uso de las Interfaces Naturales de Usuario (INU) empezando por el estudio de los dispositivos que permiten su uso y que son más comunes en el mercado y la investigación. Posteriormente se muestran algunos trabajos desarrollados para manipular robots industriales ypermitir a los usuarios realizar trabajos concretos y complejos son ponerse en riesgo. Finalmente se hace un repaso de las amplias aplicaciones que las INU tienen en la medicina desde la asistencia en quirófanos hasta la rehabilitación. Se pretende mostrar que el estudio en este campo está vigente y puede ser de gran ayuda para diversos usuarios en varias aplicaciones, especialmente aquellas que generan un impacto social

Robótica en cirugía y neurocirugía, aplicaciones y desafíos, una revisión

The integration of robots in operating rooms aims to improve the performance and efficiency of various procedures, since it offers remarkable advantages over conventional procedures, in particular precision, hand shake filtering and the possibility of executing complex tasks, however, Considerable challenges still prevail affecting massification and maneuverability on the part of surgeons. In the present work a review of the current state of robotic surgery, the challenges and trends is carried out. Specifically, the need for optimal force feedback mechanisms is evidenced, as well as dynamic visualization through augmented reality or virtual reality. It is not yet possible to determine that robotic surgery has reached standards, however, the integration of alternative technologies will allow surgeons to improve not only the efficiency of the robot, but also of its operation by the surgeonLa integración de robots en los quirófanos plantea mejorar el desempeño y eficiencia de variados procedimientos, dado que ofrece ventajas destacables sobre los procedimientos convencionales, en particular la precisión, el filtrado de temblor de mano y la posibilidad de ejecución de tareas complejas, sin embargo, aún prevalecen considerables desafíos que afectan la masificación y la maniobrabilidad por parte de los cirujanos. En el presente trabajo se realiza una revisión del estado actual de la cirugía robótica, los retos y las tendencias. En concreto se evidencia la necesidad de mecanismos de realimentación de fuerza óptimos, así como la visualización dinámica mediante realidad aumentada o realidad virtual. Aun no es posible determinar que la cirugía robótica ha alcanzado estándares, sin embargo, la integración de tecnologías alternas permitirá mejorar no solo la eficiencia en cuanto al robot sino respecto de su operación por parte de los cirujanos

Movimiento de un robot PA10 por medio de una interfaz natural

This article shows the implementation of a natural interface and its system for the movement of an industrial PA10 robot. The mathematical models of the PA10 robot were obtained in order to simulate its movement in the Unity 3D graphics engine. Subsequently, the natural Leap Motion interface was added, and from the movement of the user's hand, it was possible to follow the tracking of various trajectories, both in the simulation software and in the real robot. The results found a fairly low tracking error between the desired setpoints and the actual trajectories obtained from the PA10 robot.El presente artículo muestra la implementación de una interfaz natural y su sistema para el movimiento de un robot PA10 industrial. Se obtuvieron los modelos matemáticos del robot PA10 con el fin de simular su movimiento en el motor gráfico Unity 3D. Posteriormente se adicionó la interfaz natural Leap Motion, y a partir de ella según el movimiento de la mano del usuario, se logró el seguimiento de diversas trayectorias, tanto en el software de simulación como en el robot real. Los resultados muestran un error de seguimiento bastante bajo entre las consignas deseadas y las trayectorias reales obtenidas del robot PA10

Gesture KINECT capture system for virtual surgical robots manipulation

Este artículo presenta la aplicación de un sistema de captura de gestos con el fin de manipular dos robots quirúrgicos virtuales. El sistema de captura de gestos se realiza por medio de un dispositivo Kinect, el cual detecta el movimiento de las manos del usuario con el fin de mover los robots quirúrgicos, y de su rodilla derecha, utilizada para cambiar los instrumentos quirúrgicos de cada robot. Este sistema de captura con interfaz natural se prueba en un simulador quirúrgico para operaciones de laparoscopia, el cual consta de un robot porta endoscopio que se manipula con un joystick, y los dos robots quirúrgicos cuyos órganos terminales son guiados a partir de las señales captadas por el dispositivo Kinect, las cuales son transformadas en movimientos articulares de los robots debido al modelo cinemático. El sistema se prueba en una rutina de extracción de vesícula (colecistectomía) robotizada, permitiendo al usuario un mejor manejo gracias al uso de esta interfaz natural.This article  presents  a  gesture  capture  system  for manipulating two virtual surgical robots. Gesture capture uses Kinect  device  to  detect  the  movement  of  the  user ́s  hand  to move  the  surgical  robots,  and  his  right  knee  to  change  the needed  surgical  tools.  This  natural interface  capture  system is  proved  on  a  surgical  simulator  for  laparoscopic,  that  has  a holder endoscopic robot manipulated by a joystick, and two surgical  robots  that  are  guided  by  the  Kinect  device.  Kinematics model is used to transform Kinect captured signals to articular movements for the robots. System is tested on a robotic cholecystectomy, allowing a more natural manipulation to the user