Robot paralelo para asistencia en cirugía laparoscópica

Abstract

El proyecto “Robot Paralelo para asistencia en cirugía laparoscópica” es desarrollado en la Universidad del Cauca (Colombia) por el grupo de Investigación en Automática Industrial, representado por los autores y el director. Cuando se habla de robótica médica es muy común encontrar asistentes robóticos tipo serie, como: el AESOP, el ENDOASSIST, el LAPBOT o el HIBOU, estos dos últimos desarrollados en la Universidad del Cauca, dichos robots, por su gran tamaño, ocupan un espacio considerable en el quirófano, limitando los movimientos del cirujano y además son muy difíciles de transportar entre quirófanos, razones por las cuales se decidió estudiar el comportamiento de un robot paralelo que cumpla con las especificaciones del espacio de trabajo en una cirugía laparoscópica. El robot diseñado en este proyecto, se basa en una estructura paralela. Se modela matemáticamente a nivel geométrico, cinemático y dinámico para comprobar que pueda desempeñarse como asistente porta endoscopio, pasando a través de un punto fijo en el espacio que representa la incisión realizada al paciente en el abdomen. Se necesita demostrar que la estructura definida y su dinámica son las esperadas, es decir, que cumpla con las restricciones del área de trabajo en una cirugía abdominal mínimamente invasiva, es así como se analiza por medio de los modelos, su área de trabajo y las singularidades, además se realiza una prueba mediante simulación del seguimiento de trayectorias. Las piezas que componen el robot son desarrolladas en el software CAD SolidEdge® para obtener los parámetros inerciales de cada una y así tener una aproximación muy cercana al robot real. Se realizará una simulación en tres dimensiones que permitirá observar los movimientos del robot siguiendo unas trayectorias predefinidas y manteniendo un punto fijo, que representa la incisión del paciente en el abdomen, sin importar la posición que adopte el endoscopio, dentro del área de trabajo. Esta simulación tridimensional es de suma importancia ya que permite verificar el comportamiento del robot ante situaciones a las que tendrá que enfrentarse en la realidad, para observar posibles fallas y así implementar las respectivas mejoras en la construcción de las piezas del prototipo físico.

The "Parallel Robot for assistance in laparoscopic surgery" is developed at the University of Cauca (Colombia) by the Research group in Industrial Automation, represented by the authors and the director. When it comes to medical robotics is very common to find both series robotic assistants, such as: the AESOP, the ENDOASSIST, the LAPBOT or HIBOU latter two developed at the University of Cauca, these robots, for its large size, occupy a considerable space in the operation room, limiting the surgeon’s movements and these are very difficult to transport between operating rooms, reasons why we decided to study the behavior of a parallel robot that meets the specifications of the working space in laparoscopic surgery. The robot designed in this project, is based on a parallel structure. This is modeled mathematically geometric, kinematic and dynamic level to see who can perform surgeries in the above, passing through a fixed point in space representing the patient's incision in the abdomen. Is needed to show that the defined structure and dynamics are expected, i.e., that meets the restrictions of the work area in a minimally invasive abdominal surgery, so as analyzed by the models, its workspace and singularities, also is tested by simulation the trajectory tracking. The component parts of the robot are developed in the CAD software Solid Edge ® before to obtain the inertial parameters of each one and so have a very close approximation to the real robot. There will be a three-dimensional simulation that can observe the movements of the robot along a predefined path and maintaining a fixed point, which represents the patient's incision in the abdomen, regardless of the position taken by the camera, within the work area. This three-dimensional simulation is very important because it allows verifying the robot's behavior to situations they will face in reality, to identify any faults and so implement the corresponding improvements in building the physical prototype parts.