Base para sistema de entrenamiento quirúrgico : Robot Lapbot

Abstract

El trabajo presentado a continuación “Base para sistema de entrenamiento quirúrgico: robot LapBot” hace parte de un proyecto que busca construir un sistema de entrenamiento quirúrgico para cirugía laparoscópica. Dicho proyecto consta de la construcción de dos robots, uno de ellos es un robot para cirugía laparoscópica abdominal y es operado mediante un joystick y el otro es un robot porta endoscopio encargado la visión al interior del paciente, igualmente manejado por un joystick. En primer lugar se instaló el software, en el cual se incluía una plataforma de desarrollo y unas librerías graficas que se requerían para el manejo de este tipo de software. Este software era necesario para la manipulación de los robots desde el computador y además para que se pudiera mostrar en pantalla los movimientos del mismo. Para la comunicación entre el robot y el computador se diseñó una tarjeta de adquisición de datos, su funcionamiento está basado en un canal bidireccional de transmisión de información, soportada en el protocolo USB. Las posiciones articulares del robot son enviadas desde el robot hacia el computador, a su vez el computador envía la información donde está contenida la posición que se desea alcanzar con el robot. Se desarrolló un software el cual estaría encargado de comunicar el robot con el computador, para ello se realiza un código que se embebe en el microcontrolador, el cual se encarga de leer los sensores de posición además de activar los motores. Posteriormente se realizó el proceso de elección de los sensores, motores y demás elementos encargados de otorgar la potencia necesaria para que el sistema funcionara. Los sensores son potenciómetros lineales que permiten leer las posiciones del robot. Los motores seleccionados son motor reductores con un torque adecuado para mover las articulaciones del robot. Para encontrar los pares respectivos a cada motor se modeló en Solid Edge el LapBot, y a partir de esto se obtuvieron sus parámetros dinámicos. Luego se procedió a hacer el diseño y corte de las piezas que conformarían el LapBot. Las piezas se fabricarían en madera, elaboradas con una cortadora láser. Posteriormente se pintaron yadecuaron para ensamblarse en cada una de las articulaciones que lo conformarían. Se implementaron una serie de elementos que otorgarían movimiento a las articulaciones pasivas y otros que mejorarían el funcionamiento de las articulaciones activas. Después se unificó el sistema, obteniéndose la estructura propuesta. Se realizaron diferentes pruebas al hardware y software, tanto por separado como en conjunto para evaluar los resultados obtenidos.

The document presented below “Base forsurgical trainingsystem: LapBot robot" belongs to a project that search to build a surgical training system for laparoscopic surgery. This project consists of construction of both robots, one of them is a robot for abdominal laparoscopic surgery and is operated by a joystick and the other is an endoscope holder robot in charge of the internal vision of the patient, operated by joystick too.

First it was installed a software that includes the development platform and some graphics libraries that were required for the handling of this kind of software. This software was necessary for the manipulation of the robots from the computer and to show their movements in screen.

For the communication between the robots and the computer it was designed a data acquisition card, its operation is based on the transmission bidirectional channel, it is supported by usb protocol. The articular positions of the robot are send to the computer and this one sends information of the position that is desired to reach with the robot.

It was developed a software that manages the communication of the robot with the computer. For this, it was implemented a code that is embedded in a microcontroller and it reads the position sensors and activates the motors.

Later it was completed the process of selection of sensors, motors and other elements required for the system operation. The sensors are lineal potentiometers that can read the motor's position. The motors have the right torque to move the articulations. The torques were found by modeling the LapBot robot in SolidEdge where there were found the dynamic parameters.

Then it was made the cut and design of the pieces that shaped the LapBot. These pieces were made in wood by a laser cutter. Later there were painted and adjusted to be assembled in each articulation. Were also implemented different kinds of elements to improve the working of the system.

Then the system was unified and it was obtained the proposed structure. There were made different tests, software and hardware, to evaluate the obtained results.