Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Моделирование лапароскопического зажимного устройства с очувствлением

https://doi.org/10.17587/mau.20.206-214

Полный текст:

Аннотация

Развитие минимально инвазивной хирургии требует разработки методов очувствления. Данное исследование связано с созданием мехатронного зажимного лапароскопического устройства, позволяющего передать тактильные ощущения с губок зажима на рукоятки мастер-манипулятора, управляемого хирургом. Хирург сжимает рукоятки манипулятора. Изменение угла между рукоятками синхронизируется с изменением угла между губками зажима (исполнительного звена), который сдавливает мягкую ткань. Контактная нагрузка идентифицируется по напряжению в электрической цепи привода зажима и затем передается в блок управления. Блок управления задает рабочую частоту пьезоэлектрического привода, формирующую силу, соответствующую измеренной нагрузке. Эта сила прикладывается к рукоятке манипулятора. Создается момент в рукоятке, который ощущается пользователем. Таким образом, система обеспечивает тактильную обратную связь. Для описания динамики пьезоэлектрического привода, контактирующего с ползуном, используется конечномерная эмпирическая модель. Разработана математическая модель зависимости момента, действующего со стороны мягкой ткани на зажим, от угла раствора зажима. Предложен алгоритм идентификации момента, действующего со стороны ткани на зажим. Проведено численное моделирование динамики системы. Результаты расчетов подтверждают работоспособность алгоритма идентификации момента, создаваемого тканью.

Об авторах

И. Г. Горячева
Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН; НИИ механики МГУ
Россия

Академик РАН

г. Москва



М. З. Досаев
НИИ механики МГУ; National Taiwan University of Science and Technology
Россия
Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник


Ю. Д. Селюцкий
НИИ механики МГУ
Россия

 Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

г. Москва



А. А. Яковенко
МФТИ
Россия


C.-H. Yeh
National Cheng Kung University
Тайвань

PhD

Tainan



F.-C. Su
National Cheng Kung University
Тайвань

Профессор 

Tainan

 

 



Список литературы

1. Kurita Yu., Tsuji T., Kawahara T., Okajima M., Egi H., Ohdan H., Ogasawara T. Force-based Automatic Classification of Basic Manipulations with Grasping ForcepsA da // International Journal of Life Science and Medical Research. 2013. 4(2). P. 76—82.

2. Radó J., Dücso˝ C., Földesy P., Szebényi G., Nawrat Z., Rohr K., Fürjes P. 3D force sensors for laparoscopic surgery tool // Microsyst. Technol. 2018. Vol. 24. P. 519—525. https://doi.org/10.1007/s00542-017-3443-4

3. Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости. М.: Наука, 1980. 304 с.

4. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. М.: Мир, 1989. 510 с.

5. Горячева И. Г. Механика фрикционного взаимодействия. М.: Наука, 2001. 478 с.

6. Садовничий В. А., Горячева И. Г., Акаев А. А., Мартыненко Ю. Г., Окунев Ю. М., Влахова А. В., Богданович И. Ю. Применение методов механики контактных взаимодействий при диагностике патологических состояний мягких биологических тканей. М.: Изд. МГУ, 2009. 306 с.

7. Досаев М. З., Селюцкий Ю. Д., Е Ч. С., Су Ф. Ч. Моделирование тактильной обратной связи, реализуемой с помощью пьезоэлектрического привода // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19, № 7. C. 480—485.

8. Wurpts W., Twiefel J. An ultrasonic motor with intermittent contact modeled as a two degree of freedom oscillator in time domain // PAMM. 2009. Vol. 9. P. 287-288; doi: 10.1002/pamm.200910117.

9. Mashimo T., Terashima K. Dynamic analysis of an ultrasonic motor using point contact model // Sensors and Actuators A: Physical. 2015. Vol. 233. P. 15-21; doi: 10.1016/j.sna.2015.05.009.

10. Liu Z., Yao Z., Li X., Fu Q. Design and experiments of a linear piezoelectric motor driven by a single mode // Review of Scientific Instruments. 2016. Vol. 87. 115001; doi: 10.1063/1.4966251.

11. Яковенко А. А. Моделирование контактного взаимодействия захватывающего инструмента с биологической тканью // Российский журнал биомеханики. 2017. № 21 (4). С. 418—428.


Для цитирования:


Горячева И.Г., Досаев М.З., Селюцкий Ю.Д., Яковенко А.А., Yeh C., Su F. Моделирование лапароскопического зажимного устройства с очувствлением. Мехатроника, автоматизация, управление. 2019;20(4):206-214. https://doi.org/10.17587/mau.20.206-214

For citation:


Goryacheva I.G., Dosaev M.Z., elyutskiy Y.D., Yakovenko A.A., Yeh C., Su F. Modeling of Laparoscopic Forceps with Sensing. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2019;20(4):206-214. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.20.206-214

Просмотров: 43


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)