طراحی مسیر بهینه برای ربات جراح با استفاده از روش تکامل تفاضلی فازی تطبیقی FADE بر اساس معیارهای مهارت و دقت

با کاهش قیمت محصولات سختافزاری و نرمافزاری در سالهای اخیر، سیستمهای رباتیکی چند بازویی کاربردهای زیادی در صنعت پیدا کردهاند. سیستمهای رباتیکی دارای کاربردهای فراوان در صنایع نظامی و پزشکی هستند. پس از کاربردهای فراوانی که رباتیک در صنعت داشتهاست، در دو دهه اخیر،از رباتیک در پزشکی و به خصوص جراحی نیز استفاده شده است. در جراحی رباتیکی اصول کار استفاده از یک سیستم نیمه خودکار است که در آن یک ناظرانسانی با توجه به تصویری که از محل انجام جراحی برایش ارسال میشود تصمیم گیری میکند. سیستم عمل از راه دور یا راهبر پیرو سیستمی متشکل از -یک ربات راهبر و یک ربات پیرو به همراه لینک ارتباطی و کنترل کننده و عملگر است که به انسان توانایی ارسال فرامین از ربات راهبر به ربات پیرو را میدهد ] 1 [. به هر حال، به منظور استفاده مناسب از بازوهای رباتیکی نیاز است تا عملکرد آنها به خوبی تنظیم شود. منظور از تنظیم در این مقاله آن است که طراحی به بهترین نحو انجام گیرد. هدف از این مقاله ارائه روندی است که که بتوان با استفاده از آن، معیاری برای طراحی بهینه مسیر یک ربات جراحارائه داد. در ادبیات این معیار را مهارت ربات میگویند. در این مقاله مفهوم مهارت ربات معرفی و نحوه محاسبه آن بیان میشود. برای محاسبه این تابع در هرنقطه از فضای کاری، نیاز به حل معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس و استخراج ماتریس ژاکوبین است. در این مقاله ابتدا این معادلات حل میشوند. سپس با به کار بردن الگوریتم تکامل تفاضلی فازی تطبیقی ) FADE ( برای بهینهسازی منجر به ارائه روشی برای طراحی بهینه مسیر ارائه میشود. منظور از افزایش مهارت آن است که مشخصات فیزیکی و ساختاری یک بازوی رباتیکی و همچنین نحوه حرکت آن چگونه باشد تا برای کار خاصی مانند جراحی بتواند به صورت بهینه و با مهارت کافی عمل نماید. شکل 1 به صورت شماتیک بلوک دیاگرام جراحی با سیستم راهبر پیرو را نشان میدهد.

کلیدواژه ها:

جراحی رباتیکی ، معیار مهارت ربات ، طراحی مسیر ، الگوریتم تکامل تفاضلی فازی تطبیقی FADE ، کنترل کننده فازی ، بهینه سازی