Abstrakt

Niniejsza praca ma na celu określenie możliwości zastosowania odkształcalnych urządzeń o kinematyce równoległej w mikro robotycznych przegubach dla igło-laparoskopii. Operacje chirurgiczne przeprowadzane z użyciem narzędzi laparoskopowych o zmniejszonej średnicy nazywane są igłoskopią (z ang. needlescopy). Narzędzia te pozwalają na przeprowadzanie precyzyjnych operacji na stosunkowo niewielkim obszarze i z zaletami mało inwazyjnych technik takimi jak zminimalizowany ból pooperacyjny pacjenta i skrócony powrót do zdrowia. Mała średnica tych narzędzi uniemożliwiała im jednak dorównanie swoją funkcjonalnością i ruchliwością końcówki roboczej narzędziom laparoskopowym o standardowej (5 - 8 mm) średnicy. W pracy przedstawiono kolejne kroki w procesie projektowania mikro przegubu dla igłoskopii oraz zaprezentowano kompleksową analizę zaproponowanego urządzenia o nazwie ''The Wrist''. Posiada ono kinematykę adoptowaną z teorii maszyn równoległych (z ang. Parallel Kinematics Machine) i powstało przy zastosowaniu technologii MEMS (z ang. Micro-Electro-Mechanical Systems). Dzięki unikatowej architekturze elementów odkształcalnych uzyskano urządzenie o trzech kontrolowalnych stopniach swobody, 2.5 mm średnicy i 4.25 mm wysokości. Umożliwia ono odchylenie platformy, do której mocowane jest narzędzie chirurgiczne, o kąt pi/10 rad względem dowolnej osi prostopadłej do osi symetrii urządzenia oraz przemieszczenie owej platformy o 150 mm wzdłuż osi odchylonej od osi symetrii urządzenia. Jest to jedyne istniejące rozwiązanie dla zwiększenia ruchliwości narzędzi do igłoskopii. Przedstawiono zarówno projekt dla wykonania The Wrist z niklu, w technologii LIGA, jak i do wykonania go z NiTinol-u, w technologii mikro-elektrodrążenia (mEDM), w której to ostatecznie został wykonany model urządzenia. Analizę modelu przeprowadzono na specjalnie do tego celu zbudowanym stanowisku laboratoryjnym umożliwiającym zadawanie siły, sterowanie przegubem oraz weryfikację położenia platformy będącej końcówką roboczą przegubu. Wyniki analizy przeprowadzonej w ramach pracy doktorskiej potwierdziły, że zaproponowane urządzenie spełnia postawione przed nim zadania i jako istotny wniosek można powiedzieć, że odkształcalne mechanizmy o kinematyce równoległej z powodzeniem mogą być stosowane jako przeguby dla narzędzi do igłoskopii.

Autor (1)