26312

طراحي و بهينه سازي ربات جراح بر اساس پارامترهاي سينماتيكي و ديناميكي آن

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي (بيومكانيك)

98

1400/10/6

دكتر برهان بيگ زاده

مكانيك

در چند دهه اخير استفاده از سيستم ­هاي رباتيك در حوزه­ هاي مختلف مورد توجه قرار گرفته و در حال گسترش است. يكي از حيطه­ هايي كه ربات­ ها مي­ توانند باعث افزايش دقت و كارايي انسان باشند، پزشكي و جراحي است. در حال حاضر عمده جراحي­ ها در سراسر دنيا به طور مستقيم توسط جراح انجام مي­ شود. استفاده از سيستم­هاي رباتيكي در عمل­­هاي جراحي، علاوه بر افزايش سرعت و دقت، باعث كاهش و يا حتي حذف عواملي مانند خستگي، لرزش دست و خطاهاي ناخواسته مي­ شود. جراحي ستون فقرات يكي از انواع جراحي­ هايي است كه نياز به دقت بالا دارد. قرار دادن صحيح پيچ­ ها در مهره­ ها، سفت كردن پيچ­ ها به اندازه مناسب، عدم وارد كردن نيروي بيش از حد به بافت مهره و ... از جمله ظرافت­ هاي اين نوع جراحي است كه بايد مد نظر قرار گيرد. استفاده از يك سيستم رباتيكي تحت نظر جراح كه بتواند برخي وظايف را مستقلاً انجام داده و در بقيه موارد نيز به جراح كمك نمايد، كمك شاياني به افزايش سرعت و كارايي اين نوع جراحي خواهد كرد. بهينه­ سازي سيستم­ ها يكي از بخش­ هاي مهم در سيستم­ هاي مهندسي است. طراحي سيستم­ هاي پيچيده داراي چرخ ه­ايست كه مي­ توان آن را بهينه كرد. در تحقيق پيش رو، فرايند طراحي ربات جراح به كمك ماتريس ساختار طراحي (DSM) بهينه شده­ است. ماتريس ساختار طراحي ابزار قدرتمندي ست كه از آن مي­توان در طراحي سيستم­ هاي پيچيده استفاده كرد. طول لينك­ ها و جرم آن­ها و همچنين گشتاور موتورها به كمك چند الگوريتم بهينه­ سازي در نرم افزار متلب بهينه سازي شد.

1401/01/20

ِDesigning and optimization of surgery robot based on its kinematics and dynamic parameters

12/27/2022 12:00:00 AM

In recent decades, the use of robotic systems in various fields has been considered and expanded. One of the areas in which robots can increase human accuracy and efficiency is medicine and surgery. Most surgeries around the world are now performed directly by a surgeon. The use of robotic systems in surgery, in addition to increasing speed and accuracy, reduces or even eliminates factors such as fatigue, hand tremors and unwanted errors. Spine surgery is one of the types of surgeries that requires high precision. Proper placement of screws in the vertebrae, tightening the screws properly, not applying too much force to the vertebral tissue, etc. are among the subtleties of this type of surgery that should be considered. Using a robotic system under the surgeon's supervision that can perform some tasks independently and assist the surgeon in other cases, will greatly help increase the speed and efficiency of this type of surgery. Systems optimization is one of the most important parts of engineering systems. The design of complex systems has cycles that can be optimized. In the present study, the design process of the surgeon robot has been optimized using the design structure matrix (DSM). The structure design matrix is ​​a powerful tool that can be used to design complex systems. The length and mass of the links as well as the torque of the motors were optimized using several optimization algorithms in MATLAB software.

جراحي رباتيك، ماتريس ساختار طراحي، بهينه سازي، حلقه طراحي، مينيمم محلي

Robotic surgery, Design Structure Matrix (DSM), Optimization, Design Loop, Local Minimum

Forough Zamani

Borhan Beigzadeh