طراحی کنسول شبیه ساز ابزار 4 درجه آزادی جراحی رباتیک لاپاراسکوپی همراه با کنترل کننده غیر خطی پیشرو

امروزه ساخت ربات های راهبر برای جراحی از راه دور و یا جراحی مناطقی که در دسترس جراح نیست با دقت بالااز اهمیت بالایی برخوردار است. هدف ساخت کنسول جراحی لاپاراسکوپی و شبیه سازی ابزار چهار درجه آزادیجراحی لاپاراسکوپی می باشد. درجات آزادی این ابزار شامل سه حرکت دورانی در راستای x ، y ، z ، یک حرکتخطی در راستای z است. ابتدا مطالعاتی بر روی ابزار لاپاراسکوپی برای دستیابی به ابعاد و اندازههای مناسبانجام می گردد، سپس ابزار در نرمافزار سالیدورکس طراحی و اطلاعات هندسی و سینماتیکی آن استخراج می-شود. ابزار طراحی شده در محیط سیمولینک متلب با استفاده از نوار ابزار سیمسکیپ، شبیه سازی شده و ورودی-های لازم برای حرکت مفصل ها به آن داده می شود. همچنین تحلیل سینماتیکی از روش دناویت هارتنبرگ برایرسیدن به مختصات نقطه اثر پایانی، انجام شده است. کنترلر غیرخطی پیشرو نیز که با استفاده از معادلاتدینامیکی بدست آمده از ابزار طراحی شده کمک می کند تا با وارد کردن گشتاورهای لازم به موتور مفصل ها، ابزاردر موقعیت نهایی قرار بگیرد. در ادامه کنسول مورد نظر برای کنترل ابزار لاپاراسکوپی، که در ابتدا درسالیدورکس طراحی شده بود، ساخته می شود. ارتباط بین کنسول و ابزار از طریق بورد آردوینو و سیمولینکبرقرار می گردد. حرکت دست براساس کاهش و افزایش مقاومت در پتانسیومترهای استفاده شده در کنسول،اندازه گیری شده و به ابزار منتقل می شود. زوایای ورودی از جانب کنسول، ابتدا وارد کنترل کننده می شود تاگشتاورهای لازم برای حرکت مفصل ها محاسبه گردد. با توجه به همخوانی زوایای ورودی و خروجی و همچنینموقعیت نقطه اثر پایانی صحت شبیه سازی قابل قبول بوده است. همچنین درحرکت کنسول و ابزار هماهنگیمناسبی مشاهد شد.

Keywords:

کنسول جراحی , لاپاروسکوپی , ربات , ابزار , 4 درجه آزادی , سیمولینک , سینماتیک مستقیم , آردوینو