Статья

Название статьи МЕТОД ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РОБОТИЗИРОВАННОГО ДЕРЖАТЕЛЯ ЛАПАРОСКОПА НА ОСНОВЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ
Автор В.И. Финаев, Е.Д. Синявская, Е.А. Шестова, Е.Ю. Косенко
Рубрика РАЗДЕЛ I. ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
Месяц, год 02, 2016
Индекс УДК 51-7
DOI
Аннотация В статье предложено решение задачи позиционирования роботизированного держателя лапароскопа (в том числе и хирургических инструментов) в процессе проведения малоинвазивных операций. В качестве технического решения, на основе которого разрабатывался метод позиционирования, использовалась система оптических триангуляционных датчиков, используемых для определения положения контролируемых объектов. Применение датчиков такого типа позволило на основе методов вычислительной геометрии и векторной алгебры разработать метод позиционирования хирургических инструментов и лапароскопа, который позволяет в каждый момент времени определять положение и ориентацию в пространстве контролируемых объектов с заданной точностью. Существенное отличие предложенного метода позиционирования заключается в использовании опорных точек (меток), находящихся на лапароскопе и хирургическом инструменте в видимой (наружной) области, что позволяет с заданной точностью определять координаты контролируемых объектов внутри брюшной области. На этой основе был разработан алгоритм, включающий в себя последовательность действий при определении положения и ориентации хирургического инструмента и лапароскопа на основе нахождения координат особых точек. Использование разработанного метода позиционирования не зависит от конфигурации роботизированного держателя и может применяться ко всем типам роботов. Было выполнено компьютерное моделирование, результаты которого подтвердили обоснованность предложенного метода позиционирования. Полученные экспериментальные результаты значений ошибки позиционирования не превышают существующие нормы и показатели по аналогичным исследованиям. Проведенные исследования и полученные результаты по разработке метода позиционирования роботизированного держателя позволят решить задачу автоматического слежения за хирургическими инструментами и лапароскопом.

Скачать в PDF

Ключевые слова Метод позиционирования; роботизированный держатель; малоинвазивная хирургия; вычислительная геометрия; система оптических триангуляционных датчиков; опорные точки; ошибка позиционирования.
Библиографический список 1. Robotics. Режим доступа: http://robotics.com.ua/shows/series_robots_and_humans/3345-
your_health_health_robotics_today.
2. Медицинские роботы. Режим доступа: http://medrobot.ru/744-pechalnye-oshibki-medicinskih-robotov.html.
3. Robot Surgery, edited by Seung Hyuk Baik, ISBN 978-953-7619-77-0, pp. 172, January 2010, INTECH.
4. Потенциал российских инноваций на рынке систем автоматизации и робототехники: Экспертно-аналитический отчет. – М.: ОАО «РВК», 2014. – 128 с.
5. Mikov A., Moschevikin A., Fedorov A., Sikora A. A Localization System Using Inertial Measurement Units from Wireless Commercial Hand-held Devices // Proceedings of the International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN-2013). – France: Montbeliard. 28–31 October 2013. – P. 857-863.
6. Galov A., Moschevikin A. Bayesian filters for ToF and RSS measurements for indoor positioning of a mobile object // Proceedings of the International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN-2013). – France: Montbeliard. 28–31 October 2013. – P. 310-317.
7. Esteves J.S., Carvalho A. Generalized geometric triangulation algorithm for mobile robot absolute SELF-localization // IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 2006. – P. 830-835.
8. Фрайден Д. Современные датчики. Справочник. – М.: Техносфера, 2005. – 587 c.
9. Sim H.G., Yip S.K.H., and Cheng C.W.S. Equipment and technology in surgical robotics // World Journal of Urology. – 2006. – Vol. 24, No. 2. – P. 128-135.
10. Rane S. Kommu, Eddy B., Rimington P., and Anderson C. Initial experience with the endoassist (r) camera holding robot in laparoscopic urological surgery // European Urology Supplements. – 2007. – Vol. 6, No. 2. – P. 186-186.
11. Russell H. Taylor, Peter Kazanzides. Medical Robotics and Computer-Integrated Interventional Medicine // Elsevier, 2008. – P. 24.
12. Jason J. Dumpert. Towards Supervised Autonomous Task Completion Using an in vivo Surgical Robot: dissertation. – University of Nebraska – Lincoln, 2009. – 212 p.
13. Joris Jaspers. Simple Tools for Surgeons; Design andevaluation of mechanical alternatives for robotic instruments for minimally invasive // Dissertation: Amsterdam. – 2006. – 141 p.
14. Agustinos A., Wolf R., Long J.A., Cinquin P., Voros S. Visual Servoing of a robotic endoscope holder based on surgical instrument tracking // 2014 5th IEEE RAS & EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob), 2014. Sгo Paulo, Brazil. – P. 13-18.
15. Berkelman P., Cinquin P., Boidard E., Troccaz J., Lґetoublon C. and Ayoubi J-M. Design, control and testing of a novel compact laparoscopic endoscope manipulator // Proc. Instn Mech. Engrs Vol. 217. Part I: J. Systems and Control Engineering. – P. 329-341.
16. Беклемишев Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. – 10-е изд. – М.: Физматлит, 2005. – 304 с.
17. Farbod Fahimi. Autonomous Robots Modeling, Path Planning, and Control. – Springer Science+Business Media, 2009. – 348 p.
18. Зенкевич С., Ющенко А. Основы управления манипуляционными роботами. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 480 с.
19. Москвичев А., Кварталов А., Устинов Б. Захватные устройства промышленных роботов и манипуляторов: учебное пособие. Форум, 2015.– 176 с.
20. Гайдук А.Р. Пшихопов В.Х. Медведев М.Ю. Костюков В.А. Медведева Т.Н. Проектирование роботов и робототехнических систем: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013.

Comments are closed.