7523

طراحي و ساخت يك عملگر انتهايي دو درجه آزادي ربات جراح ستون فقرات

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1400

برهان بيگ زاده

اسماعيل خان ميرزا

1400/08/15

مهندسي مكانيك

Design and manufacture of a 2-DOF surgical robot end-effector for spinal surgery

در دهه‌هاي اخير سيستم‌هاي رباتيكي در جراحي‌هاي متعددي به منظور دقت بالاتر، قابليت انجام عمل‌هاي متعدد روزانه، دوران نقاهت كوتاه‌تر بيمار و ... به كار گرفته شده‌اند.‌ از سويي ديگر با شيوع پاندمي‌هايي مثل كوويد-19، سيستم‌هاي رباتيكي زيادي به منظور كاهش ارتباط فيزيكي جراح با بيمار طراحي شده اند. جراحي ستون فقرات نيز يكي از عمل‌هاي جراحي پرخطر و با ريسك بالا به حساب مي‌آيد. هدف از اين پژوهش طراحي يك عملگر انتهايي ربات جراح مي‌باشد. در جراحي ستون فقرات عملگر انتهايي ربات موظف به سوراخ‌كاري مهره بدن با دقت بسيار بالا و وارد كردن پيچ پديكل در مهره، تحت نظر جراح مي‌باشد. بنابراين عملگر انتهايي بايد به گونه‌اي طراحي شده باشد كه با اتصال به بازوي ربات جراح، تمام خصوصيات مورد نياز اين جراحي را پوشش دهد و در عين حال از پايين‌ترين حجم ممكن برخوردار باشد. در اين تحقيق يك عملگر انتهايي دو درجه آزادي با خصوصياتي كه به آن‌ها اشاره گرديد، طراحي و ساخته شد. اين عملگر قادر به كار در دو محدوده سرعت و گشتاور متفاوت مي‌باشد كه در انجام جراحي ستون فقرات به آن نياز است. علاوه بر اين به صورت لحظه‌اي ميزان نيروي واكنشي وارد به عملگر انتهايي در هنگام جراحي به كمك سنسور تعبيه شده قابل خوانش است. پس از ساخت اين عملگر انتهايي عملكرد آن با انجام تست‌هايي بر روي بافت استخوان فمور مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج اين آزمايش با دانسته‌هاي پيشين همخواني داشته و در نتيجه آن سه پارامتر قطر مته، نرخ پيشروي و سرعت مته به ترتيب به عنوان تاثيرگذارترين پارامترهاي سوراخ‌كاري استخوان شناخته شدند.

عملگر انتهايي ربات جراح , جراحي ستون فقرات , اندازه‌گيري نيرو , سوراخ‌كاري استخوان , چاپ سه بعدي