مدل سازی و کنترل مقاوم سوزن انعطاف پذیر در بافت ویکولاستیک

تحقیقات فراوانی برای مدل سازی حرکت سوزن انعطاف پذیر در کاربردهای زیرپوستی با نگاه سینماتیکی صورت گرفته است. در مقابل، این کار رهیافتی برای حل این مساله با توجه به تعاملات دینامیکی سوزن در داخل بافت نرم، ارایه می کند. به این ترتیب، تاثیر رفتار مکانیکی بافت و همچنین خواص مکانیکی آن در مدل حرکت سوزن گنجانده شده است. دینامیک سوزن انعطاف پذیری با استفاده از مدل سنت و نان - کیرشهوف مدل شده و فرض شده که سوزن تحت نیروی های خارجی است که برآیند سیگنال کنترل اعمال شده به انتهای آن و توزیع نیروی اعمال شده از طرف بافت ویکوالاستیک در امتداد بدنه آن می باشد. سپس با توجه به underactuated بودن سیستم، برای به دست آوردن اثر سیگنال کنترل بر حرکت نوک سوزن از روشی تکراری استفاده شده و در نهایت برای غلبه بر اثر نامطلوب برآورد نادرست خواص مکانیکی بافت، یک کنترل کننده مقاوم برای هدایت سوزن طراحی گردیده است. با استفاده از شبیه سازی عملکرد سیستم تحت شرایط مرزی مختلف بر روی بافت بررسی شده و نشان داده می شود سیستم قابلیت رهگیری هدف داخل بافت با حداکثر خطای 2.3 میلی متر را دارد.

کلیدواژه ها:

کنترل مقاوم ، سوزن انعطاف پذیر ، روش اجزای محدود ، ویسکوالاستیسیتی ، سیستم های underactuated