كنترل بازوي ربات جراح با استفاده از حسگر ليپ موشن به همراه تخمينگر حالت فيلتر كالمن

كارشناسي ارشد

با توجه به پيشرفت چشمگير علوم پزشكي، مهندسي و كامپيوتر، تمايل به جراحي لاپاراسكوپي و ميزان حضور ربات‌هاي جراح در اتاق‌هاي عمل روزبه‌روز رو به افزايش است و نياز به تعامل ميان جراح و ربات، يك نياز قابل توجه به شمار مي‌رود. با توجه به فضاي كاري محدود و اهميت حفظ استريليزگي درون اتاق‌هاي عمل، وجود رابط‌هاي كاربري غيرتماسي براي ايجاد يك تعامل كارآمد ميان جراح و ربات جراح بسيار حائز اهميت است. در اين پايان‌نامه به بررسي يك رابط كاربري غيرتماسي مبتني بر بينايي به نام ليپ موشن پرداخته شده‌است‌ كه مي‌تواند موقعيت، سرعت و جهت‌گيري دست جراح را رديابي كرده و حركات هر انگشت را تشخيص دهد و به كامپيوتر منتقل كند. سپس به كمك نرم‌افزار، اطلاعات دريافتي توسط اين حسگر طبقه‌بندي شده و به وسيله‌ي اين اطلاعات يك بازوي ربات جراح هدايت شده‌است. همچنين مي‌توان به كمك اين حسگر و ربات‌هاي جراح امكان جراحي از راه دور را نيز فراهم كرد. البته علاوه بر قابليت‌هاي مذكور، ويژگي‌هايي از قبيل قيمت پايين (حدود 80 يورو)، دقت مطلوب (در حدود mm1/0) و سرعت بالاي دريافت و پردازش اطلاعات (بيش از100 فريم بر ثانيه) عواملي هستند كه قابليت استفاده از اين سيستم را افزايش مي‌دهند و بايد مورد توجه قرار بگيرند. در اين پايان‌نامه به معرفي ربات‌هاي جراح و رابط‌هاي كاربري طبيعي انسان-كامپيوتر پرداخته شده‌است. همچنين ويژگي‌هاي حسگر ليپ موشن، روش راه‌اندازي آن و مواردي از حضور آن در اتاق‌هاي عمل عنوان شده و ميزان دقت، مزايا و معايب آن مورد ارزيابي قرار گرفته‌است. سپس از جا‌به‌جايي نقطه‌ي مركز دست به عنوان معياري براي جا‌به‌جايي پنجه‌ي ربات 5 درجه آزادي شبيه‌ساز بازوي ربات جراح، و از زاويه‌ي بين انگشتان شست و اشاره به عنوان فرماني جهت تعيين ميزان باز و بسته شدن گيره‌ي لاپاراسكوپي استفاده شده‌است. پس از انجام آزمايش تجربي بر روي ربات و هدايت آن به كمك حركات دست در حضور ليپ موشن كه حداكثر خطاي مسير در طول اين تست ٪6.19 برآورد شده‌است، با اعمال فيلتر كالمن اقدام به كاهش اثر نويزهاي ورودي به ربات شده‌است و در انتها به جمع‌بندي، نتيجه‌گيري و همچنين بيان افق‌هاي پيش رو و پيشنهاد براي اقدامات آينده پرداخته شده‌است.

195088

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي - ديناميك، كنترل و ارتعاشات

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم