Method Article

Tasarım ve ekstra cismani ultrason için ısmarlama bir robot manipülatör

DOI:

10.3791/58811

⸱

January 7th, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Biomedical Engineering & Imaging Sciences, King's College London, 2Xtronics Ltd, 3Department of Informatics, King's College London, 4Faculty of Science & Engineering, Queen Mary University of London

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu kağıt tasarım ve ekstra cismani ultrasonografi için ısmarlama bir robot manipülatör uygulanması tanıtır. Sistem ile 3D baskı ve emniyet yönetimi için mekanik bir debriyaj tarafından yapılan hafif eklem özgürlük beş derece vardır.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yüksek hassasiyetli, el becerisi ve tekrarlanabilirlik potansiyeli ile kendi kendine izlenen bir robotik sistem gerçek zamanlı ultrason edinimi yardımcı olmak için istihdam edilebilir. Ancak, sınırlı sayıda ekstra cismani ultrason için tasarlanan robot başarıyla klinik kullanıma çevrilmiş. Bu çalışmada, hafif ve küçük bir ayak izi vardır ekstra cismani ultrason muayenesi için ısmarlama bir robot manipülatör oluşturmak hedefliyoruz. Robot beş özel olarak şekillendirilmiş bağlantıları ve hareket gereksiz serbestlik ile hasta güvenliğini sağlamak için gerekli aralığı kapsayacak şekilde sonda manipülasyon için ısmarlama ortak mekanizmaları tarafından oluşturulur. Mekanik emniyet hastalara uygulanan kuvvet sınırlamak için bir debriyaj mekanizmalı vurgulanmaktadır. Tasarım, bir sonucu olarak manipülatör toplam ağırlığı 2 kg daha az ve manipülatör uzunluğu yaklaşık 25 cm. Tasarımı hayata geçirdi ve simülasyon, hayalet ve gönüllü çalışmalar gerçekleştirdik, hareket, ince ayar, mekanik ve debriyaj güvenli çalışma yapma yeteneğini aralığını doğrulamak için. Bu kağıt tasarım ve ısmarlama robot ultrason manipülatör uygulanması resimli tasarım ve montaj yöntemleri ile detayları. Test sonuçları sistem kullanarak klinik deneyimi ve tasarım özellikleri göstermek için sunulmuştur. Geçerli önerilen robot manipülatör ekstra cismani ultrasonografi için ısmarlama bir sistem olarak bu gereksinimleri karşılıyorsa ve klinik kullanıma çevrilmesi gereken büyük bir potansiyele sahip sonucuna varılmıştır.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir ekstra cismani robot ultrason (ABD) sistemi içinde bir robotik sistem tutun ve bir ABD sonda kalp, damar, obstetrik ve genel karın görüntüleme1 dahil olmak üzere dış muayene için işlemek için kullanılan yapılandırma gösterir . Robotik sistem kullanımı motive tarafından el ile tutarak ve bir ABD sonda, örneğin, klinik görüntüleme protokoller ve tekrarlayan gerilme yaralanması2, riski için gerekli standart ABD Gösterim bulma meydan düzenleme sorunları 3,4, ve aynı zamanda bizi programları eleme ihtiyaçlarını tarafından Örneğin, sonographers yerinde<....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. hazırlık her bağlantının sonu-efektör ve ek bileşenler

  1. (L0, L1, L2, L3ve L4) tüm bağlantıları ve bitiş efektör Akrilonitril bütadien stiren (ABS) plastik, polylactic asit (PLA) plastik veya naylon, 3D baskı kullanarak Şekil 1' de gösterildiği gibi Yazdır Servisi. Kullanım. Yazdırma sırasında Ek materyalleri sağlanan STL dosyaları.
    Not: Şekli ve ölçek her bölümü değişiklikleri sağlanan dosyalar üzerinde temel alınarak yapılabilir. Sonunda efektör iç profil farklı ABD probları uyacak şekilde değiştirilebilir.
  2. Tüm gerekli ek bileşenleri bir 3D b....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

, Ortaya çıkan sistem robot bir manipülatör beş özel olarak şekillendirilmiş bağlantıları (L0 L4) ve beş revolute eklem (J-1 J5) ile taşıma, holding ve yerel olarak bir ABD sonda (Şekil 8) devirme protokoldür. En iyi dönüş ortak (J1), dört motors tarafından tahrik dişli mekanizmaları ile döndürebilirsiniz 360 ° tarama alanının üst, alt ve yan karın gibi farklı açılardan doğru işaret edecek ABD sonda izin .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tıbbi uygulamalar tercüme edilmiş birçok diğer endüstriyel robotlar, iletişim kuralında tanımlanan önerilen robot manipülatör özellikle ABD sınavları hareket aralığını klinik gereksinimlerine göre tasarlanmıştır, kuvvet ve emniyet yönetimi uygulaması. Hafif robot manipülatör kendisi hareketlerin çoğu ekstra cismani ABD, küresel konumlandırma mekanizması büyük hareketleri için gerek kalmadan taramak için yeterli geniş bir alanı vardır. Hastaya en yakın mekanik yapı, önerilen bağlantılar da özel olarak hastanın uzak olmak .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu eser tıbbi mühendislik [WT203148/Z/16/Z] için Wellcome güven IEH Ödülü [102431] ve hoş geldiniz/EPSRC Merkezi tarafından desteklenmiştir. Yazarlar Sağlık Bakanlığı ile mali desteği Ulusal Enstitüsü Sağlık Araştırma (NIHR) kapsamlı Biyomedikal Araştırma Merkezi Ödülü Vakfı NHS güven Kral ortaklığında adamın & St Thomas kabul'ın Londra'daki College ve Kral'ın Üniversite Hastanesi NHS vakıf güven.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3D baskılı bağlantı L03D baskı hizmeti1Şekil 1'de gösterildiği gibi, sağlanan STL dosyası ile
3D baskılı bağlantı L13D baskı hizmeti1Şekil 1'de gösterildiği gibi, sağlanan STL dosyası ile
3D baskılı bağlantı L23D baskı hizmeti1Şekil 1'de gösterildiği gibi, sağlanan STL dosyası ile
3D baskılı bağlantı L3>3D baskı hizmeti1Şekil 1'de gösterildiği gibi, sağlanan STL dosyası ile
3D baskılı bağlantı L43D baskı hizmeti1Şekil 1'de gösterildiği gibi, sağlanan STL dosyası ile
3D baskılı son efektör3D baskı hizmeti1Şekil 1'de gösterildiği gibi, sağlanan STL dosyası ile
20 dişli düz dişli3D baskı hizmeti120.5 modül, 5 mm yüz genişliği, montaj kama yuvalı, Şekil 2'de gösterildiği gibi, STL dosyası sağlandı
18 dişli konik dişli3D baskı hizmeti20.5 modül, 5 mm yüz genişliği, montaj kama yuvalı, Şekil 2'de gösterildiği gibi, STL dosyası ile
120 dişli düz dişli (Tip A)3D baskı hizmeti10,5 modül, 6 mm yüz genişliği, montaj kama yuvası, yatak yuvası ve delik ile, Şekil 2'de gösterildiği gibi, STL dosyası sağlandığında
120 dişli düz dişli (Tip B)3D baskı hizmeti20,5 modül, 6 mm yüz genişliği, kilit delikleri, yatak muhafazası ve delik ile, Şekil 2'de gösterildiği gibi, STL dosyası sağlandı
120 dişli düz dişli (Tip C)3D baskı hizmeti10.5 modül, 6 mm yüz genişliği, montaj anahtarı, yatak muhafazası ve delik ile, Şekil 2'de gösterildiği gibi, STL dosyası ile sağlanan
20 dişli uzun düz dişli3D baskı hizmeti10.5 modül, 21.5 mm yüz genişliği, montaj kamalı, Şekil 2'de gösterildiği gibi, STL dosyası ile sağlanan
144 dişli konik dişli3D baskı hizmeti10.5 modül, 7 mm yüz genişliği, Şekil 2'de gösterildiği gibi montaj kama yuvaları ile, sağlanan STL dosyası ile
Rulman (37 mm OD ve 30 mm ID)Rulman İstasyonu Ltd., Birleşik Krallık5Rulman boyutu ve tedarikçisi değiştirilebilir
Rulman (12 mm OD ve 6 mm ID)Rulman İstasyonu Ltd., Birleşik Krallık2Rulman boyutu ve tedarikçisi değiştirilebilir
Rulman (32 mm OD ve 25 mm ID)Rulman İstasyonu Ltd., UK1Rulman boyutu ve tedarikçisi değiştirilebilir
Rulman (8 mm OD ve 5 mm ID)Rulman İstasyonu Ltd., İngiltere2Rulman boyutu ve tedarikçisi değişebilir
Plastik/metal şaft (6 mm OD, 70 mm uzunluğunda)TR Fastenings Ltd., UK1Örneğin bir M6 cıvata ve bir somun olabilir
Plastik/metal şaft (5 mm OD, 70 mm uzunluğunda)TR Fastenings Ltd., UK1örneğin bir M5 cıvata ve bir somun olabilir
Bilyalı yay çiftleriWDS Ltd., İngiltere4Bilyalı yay çiftlerinin sayısı, debriyajın tetikleme kuvvetini ayarlamak için değiştirilebilir
Debriyaj3D baskı hizmetini2104 mm OD, 5 mm yüz genişliği, 6 mm delik, Şekil 2'de gösterildiği gibi, sağlanan STL dosyası ile
3D baskılı şaft bileziği3D baskı hizmeti135 mm OD ve 30 mm ID, 8mm yüz genişliği, Şekil 2'de gösterildiği gibi, STL dosyası ile sağlanan
3D baskılı uç efektör yaka3D baskı hizmeti1Şekil 2'de gösterildiği gibi, sağlanan STL dosyası ile
Küçük dişli step motorlarAOLONG TECHNOLOGY Ltd., Çin14Parça numarası: GM15BYS; İç dişli oranı 232: 1 veya 150: 1, tümü kabul edilebilir
, kapsar

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Priester, A. M., Natarajan, S., Culjat, M. O. Robotic ultrasound systems in medicine. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 60 (3), 507-523 (2013).
  2. Magnavita, N., Bevilacqua, L., Mirk, P., Fileni, A., Castellino, N.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Robotic ManipulatorUltrasound ProbeMechanical Clutch3D PrintingSpur GearsStepper MotorsBearing HousingLink AssemblyRange Of MotionClinical Translation

Related Articles