تحلیل سینماتیک و طراحی مکاترونیکی یک ربات سه درجه آزادی موازی با کاربرد جراحی کرینیوتومی

استفاده از سیستم های رباتیک در جراحی به دلیل خصوصیاتی همچون دقت بالا، خستگی ناپذیری و عدم اشتباه روز به روز رو به افزایش است. به طور ویژه، این سیستم ها در اعمال جراحی بر روی بافت استخوانی به دلیل ثابت بودن و عدم تغییر شکل و امکان برنامه ریزی پیش از عمل مناسب هستند. با این وجود سیستم های رباتیک با توانایی برش و سوارخکاری جمجمه برای جراحی های مغز و اعصاب در مرحله تحقیقاتی به سر می برند. در این تحقیق با بررسی نیازمندی های جراحی های روی جمجمه، انتظارات جراحان از یک سیستم رباتیک مد نظر قرار داده شد و بر اساس آن طراحی، تحلیل، ساخت و راه اندازی یک نمونه ربات جراحی بر روی جمجمه با یک مکانیزم کروی و دارای مرکز آنی دوران بیرونی انجام گرفت. معادلات سینماتیک و ژاکوبین ربات به صورت تحلیلی استخراج و توسط شبیه سازی نرم افزاری صحه گذاری شدند. با انجام طراحی جزئی و تحلیل نیرویی، عملگرهای مناسب از موتورهای متناوب سروو برای این سیستم انتخاب گردیدند. یک ربات نمونه از سیستم طراحی شده از جنس آلومینیوم ساخته شد. در فرآیند راه اندازی، عملکرد روش های مختلف ارتباط با سروو درایوها آزمایش شد و ترکیبی از آنها برای دستیابی به قابلیت اطمینان و سرعت بالا استفاده گردید. در نهایت پس از راه اندازی سیستم سخت افزاری، کتابخانه نرم افزاری برای ارتباط راحت با موتورها و کنترل آنها کدنویسی شد.

کلیدواژه ها:

Robotic Surgery ، Kinematic analysis ، Hardware in the Loop ، Craniotomy ، جراحی رباتیک ، معادلات سینماتیک ، ارتباط با سخت افزار ، کرینیوتومی