26685

كنترل ربات جراح همراه با قيچي لاپاراسكوپي با به‌كارگيري حسگر ليپ‌موشن

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي شاخه تخصصي ديناميك، كنترل و ارتعاشات

1398

1401/1/29

محرم حبيب نژاد كورايم

مهندسي مكانيك

باتوجه‌به پيشرفت‌هاي بسيار علوم پزشكي، مهندسي و كامپيوتر، جراحي لاپاراسكوپي و حضور ربات‌هاي جراح در اتاق‌هاي عمل روزبه‌روز رو به افزايش است و تعامل ميان جراح و ربات، يك نياز قابل‌توجه به شمار مي‌رود. باتوجه‌به فضاي كاري محدود و اهميت حفظ استريليزگي درون اتاق‌هاي عمل، وجود رابط‌هاي كاربري غيرتماسي براي ايجاد يك ارتباط كارآمد ميان جراح و ربات جراح بسيار حائز اهميت است. رابط كاربري انتخابي در اين پايان‌نامه، حسگر غيرتماسي ليپ‌موشن است كه از دقت و سرعت پردازش اطلاعات بالا برخوردار است. به‌طوري‌كه نقطه مركز كف دست توسط حسگر شناسايي شده و حركات و حالات آن به پنجه ربات منتقل مي‌شود. در عمليات موردنظر اگرچه وضعيت دست‌هاي انسان را مي‌توان با ليپ‌موشن به دست آورد، اما داده‌هاي اصلي (موقعيت، سرعت و شتاب) شامل مقداري نويز و داده‌هاي غيرقابل‌استفاده است كه در طول زمان افزايش مي‌يابد. به‌منظور اطمينان از دقت سيستم، ازبين‌بردن اين نويزها و تخمين مؤثر داده‌هاي موقعيت دست اهميت زيادي دارد. به‌منظور ازبين‌بردن اين اغتشاش‌ها و داده‌‌هاي غيرقابل‌استفاده، از كنترل‌كننده‌هاي مختلفي استفاده مي‌شود. در اين پايان‌نامه هدف معرفي روش جديد جهت ايجاد شرايطي مناسب‌تر براي كنترل موقعيت ربات جراح همراه با قيچي لاپاراسكوپي است. براي اين منظور پس از مروري بر ادبيات به كنترل ربات جراح همراه با قيچي لاپاراسكوپي با روش حل معادله ريكاتي وابسته به حالت و مود لغزشي بهينه پرداخته شده است. سپس به‌صورت تجربي ربات جراح با كمك حسگر ليپ‌موشن به موقعيت مطلوب رفته و عمل برش توسط قيچي به‌صورت غيرتماسي انجام شده است.

1401/04/13

Controlling Surgical Robot with Laparoscopic Grasper Using Leap Motion Sensor

4/18/2023 12:00:00 AM

Due to the great advances in medical sciences, engineering and computer, laparoscopic surgery and the presence of surgeon robots in operating rooms is increasing day by day and the need for interaction between surgeon and robot is a significant need. Given the limited workspace and the importance of maintaining sterility within operating rooms, the existence of a non-contact user interface is critical to creating an efficient interaction between the surgeon and the surgeon robot. The user interface selected in this study is a non-contact lip motion sensor that has high accuracy and speed of data processing. So that the center point of the palm is detected by the sensor and its movements and postures are transmitted to the robot's paw. In this operation, although the position of the human hand can be achieved with lip motion, the main data (position, speed and acceleration) include some noise and unusable data that increases over time. In order to ensure the accuracy of the system, it is important to eliminate tracking noise and effectively estimate hand position data. Various controllers are used to filter out unusable noise and data. In this dissertation, the aim is to introduce a new method to create more suitable conditions for controlling the position of the surgeon robot with laparoscopic scissors. For this purpose, after reviewing the literature, the surgeon robot is controlled with laparoscopic scissors by solving the ricketts equation depending on the optimal sliding mode and mode, and then experimentally, the surgeon robot goes to the desired position with the help of lip motion sensor and cuts. Made by scissors non-contact.

جراحي لاپاراسكوپي , حسگر ليپ‌موشن , ربات جراح , قيچي جراحي , معادله ريكاتي وابسته به حالت , كنترل‌كننده , مود لغزشي بهينه

Laparoscopy , Leap Motion Sensor , surgical robot , Surgical Grasper , SDRE , controller , SDRESMC

Yegane Aliyari

Dr. Moharram Habibnezhad