Name: design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af Wellcome Trust IEH Award [102431] og af Wellcome/EPSRC Centre for Medical Engineering [WT203148/Z/16/Z]. Forfatterne anerkender finansiel støtte fra Department of Health via det nationale Institut for sundhed Research (NIHR) omfattende Biomedical Research Centre award til Guy's & St. Thomas' NHS Foundation Trust i partnerskab med King's College London og King's College Hospital NHS Foundation Trust.

1. forberedelse af hver Link, ende-effektor og yderligere komponenter
<ol><li>Udskrive alle links (L0, L1, L2, L3og L4) og ende-effektor som vist i figur 1, med acrylonitril butadien styren (ABS) plast, polylactic syre (PLA) plast eller nylon, ved hjælp af en 3D-udskrivning service. Brug den. STL-filer leveres i Supplerende materialer , når du udskriver. Bemærk: Ændringer i form og omfang af hver del kan gøres ...

<ol>
	<li>Priester, A. M., Natarajan, S., Culjat, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+ultrasound+systems+in+medicine.">Robotic ultrasound systems in medicine.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 60 (3), 507-523 (2013).</li><li>Magnavita, N., Bevilacqua, L., Mirk, P., Fileni, A., Castellino, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Work-related+musculoskeletal+complaints+in+sonologists.">Work-related musculoskeletal complaints in sonologists.</a> Journal of Occupational and Environmental Medicine. 41 (11), 981-988 (1999).</li><li>Jakes, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sonographers+and+Occupational+Overuse+Syndrome:+Cause,+Effect,+and+Solutions.">Sonographers and Occupational Overuse Syndrome: Cause, Effect, and Solutions.</a> Journal of Diagnostic Medical Sonography. 17 (6), 312-320 (2001).</li><li>Society of Diagnostic Medical Sonography. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Industry+Standards+for+the+Prevention+of+Work-Related+Musculoskeletal+Disorders+in+Sonography:+Consensus+Conference+on+Work-Related+Musculoskeletal+Disorders+in+Sonography.">Industry Standards for the Prevention of Work-Related Musculoskeletal Disorders in Sonography: Consensus Conference on Work-Related Musculoskeletal Disorders in Sonography.</a> Journal of Diagnostic Medical Sonography. 27 (1), 14-18 (2011).</li><li>LaGrone, L. N., Sadasivam, V., Kushner, A. L., Groen, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+training+opportunities+for+ultrasonography+in+low+and+middle+income+countries.">A review of training opportunities for ultrasonography in low and middle income countries.</a> Tropical Medicine &amp; International Health. 17 (7), 808-819 (2012).</li><li>Shah, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perceived+barriers+in+the+use+of+ultrasound+in+developing+countries.">Perceived barriers in the use of ultrasound in developing countries.</a> Critical Ultrasound Journal. 7 (1), 28 (2015).</li><li>Swerdlow, D. R., Cleary, K., Wilson, E., Azizi-Koutenaei, B., Monfaredi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+Arm&#8211;Assisted+Sonography:+Review+of+Technical+Developments+and+Potential+Clinical+Applications.">Robotic Arm&#8211;Assisted Sonography: Review of Technical Developments and Potential Clinical Applications.</a> American Journal of Roentgenology. 208 (4), 733-738 (2017).</li><li>Nouaille, L., Laribi, M., Nelson, C., Zeghloul, S., Poisson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+Kinematics+for+Minimally+Invasive+Surgery+and+Tele-Echography+Robots.">Review of Kinematics for Minimally Invasive Surgery and Tele-Echography Robots.</a> Journal of Medical Devices. 11 (4), 040802 (2017).</li><li>Georgescu, M., Sacccomandi, A., Baudron, B., Arbeille, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+sonography+in+routine+clinical+practice+between+two+isolated+medical+centers+and+the+university+hospital+using+a+robotic+arm:+a+1-year+study.">Remote sonography in routine clinical practice between two isolated medical centers and the university hospital using a robotic arm: a 1-year study.</a> Telemedicine and e-Health. 22 (4), 276-281 (2016).</li><li>Arbeille, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+robotic+arm+to+perform+remote+abdominal+telesonography.">Use of a robotic arm to perform remote abdominal telesonography.</a> American Journal of Roentgenology. 188 (4), W317-W322 (2007).</li><li>Arbeille, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fetal+tele&#8208;echography+using+a+robotic+arm+and+a+satellite+link.">Fetal tele&#8208;echography using a robotic arm and a satellite link.</a> Ultrasound in Obstetrics &amp; Gynecology. 26 (3), 221-226 (2005).</li><li>Vieyres, P., Istepanian, R. H., Laxminarayan, S., Pattichis, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tele-operated+robotic+system+for+mobile+tele-echography:+The+OTELO+project.">A tele-operated robotic system for mobile tele-echography: The OTELO project.</a> M-Health: Emerging Mobile Health Systems. , 461-473 (2006).</li><li>Abolmaesumi, P., Salcudean, S. E., Zhu, W. H., Sirouspour, M. R., DiMaio, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-guided+control+of+a+robot+for+medical+ultrasound.">Image-guided control of a robot for medical ultrasound.</a> IEEE Transactions on Robotics and Automation. 18 (1), 11-23 (2002).</li><li>Abolmaesumi, P., Salcudean, S., Zhu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+servoing+for+robot-assisted+diagnostic+ultrasound.">Visual servoing for robot-assisted diagnostic ultrasound.</a> Engineering in Medicine and Biology Society, Proceedings of the 22nd Annual International Conference of the IEEE. , (2000).</li><li>Menikou, G., Yiallouras, C., Yiannakou, M., Damianou, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI&#8208;guided+focused+ultrasound+robotic+system+for+the+treatment+of+bone+cancer.">MRI&#8208;guided focused ultrasound robotic system for the treatment of bone cancer.</a> The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 13 (1), e1753 (2017).</li><li>Yiallouras, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-axis+MR-conditional+robot+for+high-intensity+focused+ultrasound+for+treating+prostate+diseases+transrectally.">Three-axis MR-conditional robot for high-intensity focused ultrasound for treating prostate diseases transrectally.</a> Journal of Therapeutic Ultrasound. 3 (1), 2 (2015).</li><li>Essomba, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+specific+performances+comparative+study+of+two+spherical+robots+for+tele-echography+application.">A specific performances comparative study of two spherical robots for tele-echography application.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 228 (18), 3419-3429 (2014).</li><li>Bassit, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Structure m&#233;canique &#224; modules sph&#233;riques optimis&#233;es pour un robot m&#233;dical de t&#233;l&#233;-&#233;chographie mobile. , (2005).</li><li>Noh, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-Axis+force/torque+sensor+based+on+Simply-Supported+beam+and+optoelectronics.">Multi-Axis force/torque sensor based on Simply-Supported beam and optoelectronics.</a> Sensors. 16 (11), 1936 (1936).</li><li>Noh, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ergonomic+handheld+ultrasound+probe+providing+contact+forces+and+pose+information.">An ergonomic handheld ultrasound probe providing contact forces and pose information.</a> Engineering in Medicine and Biology Society, Proceedings of the 37th Annual International Conference of the IEEE. , (2015).</li><li>. Translational Detent &#8211; MapleSim Help Available from: <a target="_blank" href="https://www.maplesoft.com/support/help/MapleSim/view.aspx?path=DrivelineComponentLibrary/translationalDetent">https://www.maplesoft.com/support/help/MapleSim/view.aspx?path=DrivelineComponentLibrary/translationalDetent</a> (2018)</li></ol>

I modsætning til mange andre industrielle robotter, der er blevet oversat til medicinske anvendelser, var den foreslåede robot manipulator beskrevet i protokollen specielt designet til amerikanske undersøgelser efter kliniske krav for vifte af bevægelse, anvendelse af kraft og sikkerhedsstyring. Letvægts robot manipulatoren, selv har en bred vifte af bevægelser tilstrækkelig for de fleste ekstra legemlige amerikanske scanning, uden behov for store bevægelser af den globale positionering mekanisme. Som den nærmes...

En ekstra legemlige robot ultralyd (USA) system refererer til konfigurationen i som en robot system er udnyttet til at holde og manipulere en amerikanske sonde til eksterne undersøgelser, herunder dens anvendelse i hjerte, kar, obstetrisk og generelle abdominal imaging1 . Brugen af et sådant robotic system er motiveret af udfordringer manuelt holding og manipulere en amerikanske sonde, for eksempel, udfordringen at finde standard amerikanske synspunkter kræves af kliniske imaging protokoller og risikoen for gentagne pres skade2, 3,4, og også af os screening programmer behov for eksempelvis kravet om oplevet sonographers for at være på stedet5,6. Med vægt på forskellige funktionaliteter og target anatomiske, er flere amerikanske robotsystemer som gennemgået i tidligere værker1,7,8, blevet indført siden 1990 ' erne, at forbedre forskellige aspekter af amerikanske eksamen (fx, langdistance teleoperation9,10,11,12, samt robot-operatør interaktion og automatisk kontrol)13, 14. ud over de amerikanske robotsystemer bruges til diagnosticeringsformål, robot højintensive fokuseret ultralyd (HIFU) systemer for behandling formål har været bredt undersøgte som sammenfattet af Priester et al. 1, med nogle nyere værker15,16 rapportering de seneste fremskridt.
Selvom flere amerikanske robotsystemer er blevet udviklet med forholdsvis pålidelig teknologi til kontrol og kliniske drift, er kun et par af dem blevet korrekt oversat til klinisk brug, såsom et kommercielt tilgængelige tele-ultralyd system 17. en mulig årsag er det lave niveau af accept for store industrielle udseende robotter arbejder i et klinisk miljø, fra både patienter og sonographers. Derudover for sikkerhedsledelse stole fleste af de eksisterende amerikanske robotter på force sensorer til at overvåge og kontrollere de anvendte tryk til amerikanske sonden, mens mere grundlæggende mekanisk sikkerhedsmekanismer til at begrænse kraften passivt ikke er normalt tilgængelig . Dette kan også forårsage bekymringer, når oversætte til klinisk brug som robot flyvesikkerheden ville være rent afhængig af elektriske systemer og software logik.
Med de seneste fremskridt i 3D kunne udskrivning teknikker, specielt formet plast links med skræddersyede fælles mekanismer give nye muligheder for udvikle skræddersyede medicinske robotter. Omhyggeligt designet lightweight komponenter med en kompakt udseende kunne forbedre kliniske accept. Specielt til amerikanske undersøgelse, bør en skræddersyet medicinsk robot sigter mod at blive oversat til klinisk brug være kompakt, med nok grader af frihed (DOFs) og vifte af bevægelse til at dække det pågældende område af en scanning; for eksempel, abdominal overfladen, herunder både toppen og siderne af bugen. Derudover bør robotten også omfatte evnen til at udføre fine justeringer af amerikanske sonden i et lokalområde, når de forsøger at optimere amerikanske udsigt. Dette omfatter normalt vippe bevægelser af sonden inden for et bestemt interval, som foreslået af Essomba et al. 18 og Bassit19. Yderligere tage sikkerheden alvorligt, forventes det, at systemet skal have passive mekaniske sikkerhedsfunktioner, som er uafhængige af elektriske systemer og software logik.
I dette papir præsenterer vi den detaljerede design og forsamling metode af en behændig robot manipulator 5-DOF, der bruges som en væsentlig del af en ekstra legemlige robot amerikanske system. Manipulatoren består af flere letvægts 3D-printable links, custom-made fælles mekanismer, og en indbygget sikkerhed kobling. Den særlige arrangement af DOFs giver fuld fleksibilitet for sonden justeringer, giver mulighed for nem og sikker drift i et lille område uden kolliderede med patienten. Den foreslåede multi-DOF manipulator sigter mod at arbejde som den vigtigste komponent, som er i kontakt med patienter og det kan blot knyttet til nogen konventionel 3-DOF global positionering mekanisme til at danne en komplet amerikansk robot med fuldt aktiv DOFs til at udføre en amerikanske scanning.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D-printed link L0</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>As shown in Figure 1, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D-printed link L1</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>As shown in Figure 1, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D-printed link L2</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>As shown in Figure 1, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D-printed link L3</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>As shown in Figure 1, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D-printed link L4</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>As shown in Figure 1, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D-printed end-effector</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>As shown in Figure 1, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20-teeth spur gear</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>12</td>
			<td>0.5 module, 5 mm face width, with mounting keyway, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>18-teeth bevel gear</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>2</td>
			<td>0.5 module, 5 mm face width, with mounting keyway, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>120-teeth spur gear (Type A)</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>0.5 module, 6 mm face width, with mounting keyway, bearing housing, and bore, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>120-teeth spur gear (Type B)</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>2</td>
			<td>0.5 module, 6 mm face width, with detent holes, bearing housing, and bore, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>120-teeth spur gear (Type C)</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>0.5 module, 6 mm face width, with mounting key, bearing housing, and bore, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20-teeth long spur gear</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>0.5 module, 21.5 mm face width, with mounting keyways, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>144-teeth bevel gear</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>0.5 module, 7 mm face width, with mounting keyways, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bearing (37 mm O.D and 30 mm I.D)</td>
			<td>Bearing Station Ltd., UK</td>
			<td>5</td>
			<td>Bearing size and supplier can be varied</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bearing (12 mm O.D and 6 mm I.D)</td>
			<td>Bearing Station Ltd., UK</td>
			<td>2</td>
			<td>Bearing size and supplier can be varied</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bearing (32 mm O.D and 25 mm I.D)</td>
			<td>Bearing Station Ltd., UK</td>
			<td>1</td>
			<td>Bearing size and supplier can be varied</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bearing (8 mm O.D and 5 mm I.D)</td>
			<td>Bearing Station Ltd., UK</td>
			<td>2</td>
			<td>Bearing size and supplier can be varied</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic/metal shaft (6 mm O.D, 70 mm long)</td>
			<td>TR Fastenings Ltd., UK</td>
			<td>1</td>
			<td>e.g. Could be an M6 bolt and a nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic/metal shaft (5 mm O.D, 70 mm long)</td>
			<td>TR Fastenings Ltd., UK</td>
			<td>1</td>
			<td>e.g. Could be an M5 bolt and a nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ball-spring pairs</td>
			<td>WDS Ltd., UK</td>
			<td>4</td>
			<td>Numbers of ball-spring pairs could varied to adjust the triggering force of the clutch</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clutch covers</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>2</td>
			<td>104 mm O.D, 5mm face width, 6 mm bore, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D-printed shaft collar</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>35 mm O.D and 30 mm I.D, 8mm face width, as shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D-printed end-effector collar</td>
			<td>3D printing service</td>
			<td>1</td>
			<td>As shown in Figure 2, with the STL file provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small geared stepper motors</td>
			<td>AOLONG TECHNOLOGY Ltd., China</td>
			<td>14</td>
			<td>Part number: GM15BYS; Internal gear ratio 232:1 or 150:1, all acceptable</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound

Med potentiale for høj præcision, smidighed og repeterbarhed, kan en selvstændig sporede robotic system være ansat til at hjælpe erhvervelse af real-time ultralyd. Dog er begrænset antal robotter designet til ekstra legemlige ultralyd blevet korrekt oversat til klinisk brug. I denne undersøgelse, vi sigter mod at bygge en skræddersyet robot manipulator for ekstra legemlige ultralydsundersøgelse, som er let og har en lille fodaftryk. Robotten er dannet af fem specielt formede links og skræddersyede fælles mekanismer for sonden manipulation, at dække den nødvendige vifte af bevægelse med redundante frihedsgrader til at sikre patientens sikkerhed. Mekanisk sikkerhed er understreget med en kobling mekanisme, til at begrænse den kraft, patienter. Design, den samlede vægt af manipulatoren er mindre end 2 kg og længden af manipulatoren er omkring 25 cm. Designet er blevet gennemført, og simulation, phantom, og frivillige undersøgelser er blevet udført, for at validere vifte af bevægelse, mulighed for at foretage finjusteringer, mekaniske pålidelighed og sikker drift af koblingen. Dette papir beskriver design og implementering af skræddersyede robot ultralyd manipulator, med design og montage metoder illustreret. Test resultater at vise designfunktioner og klinisk erfaring med at bruge systemet er præsenteret. Det konkluderes, at den nuværende foreslåede robot manipulator opfylder kravene som et skræddersyet system for ekstra legemlige ultralydsundersøgelse og har et stort potentiale til at blive oversat til klinisk brug.

Efter protokollen er den resulterende system en robot manipulator med fem specielt formede links (L0 -L4) og fem revolute leddene (J1 J5) til at flytte, holding og lokalt vippe en amerikanske sonde (figur 8). Den øverste rotation fælles (J1), med gear mekanismer aktiveres af fire motorer, kan rotere følgende strukturer 360 °, for at tillade amerikanske sonden pege mod forskellige sider af scanningsomr...

Watch this Scientific Journal Video about Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound at JoVE.com

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

Design og implementering af en skræddersyet robot Manipulator for ekstra legemlige ultralyd

Dette papir introducerer udformning og gennemførelse af en skræddersyet robot manipulator for ekstra legemlige ultralydsundersøgelse. Systemet har fem grader af frihed med letvægts leddene foretaget af 3D udskrivning og en mekanisk kobling for sikkerhedsledelse.

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...

Vi udviklede en eger robot manipulator ekstra korporal ultralyd, som vil sigte mod at omsætte til klinisk brug. Brugen af robotsystemer til ultralydsdiagnose kan potentielt forbedre den medicinske diagnose. Manipulatoren består af blyvægt, så de printbare ting, væk fra plast, som en mekanisk kobling, funktion.Koblingen er uafhængig af elektriske systemer og suferal logik. Den robot ultralyd manipulator kan bruges af Stenographers at reducere risikoen for gentagne belastning skade. Systemet kan også bruges til en ultralyddiagnose.Manipulatoren giver fuld fleksibilitet til ultralydsjusteringer, hvilket muliggør nem og sikker betjening i et lille område. Potentielt kan det også bruges til at manipulere andet medicinsk udstyr. Til at begynde, skal du bruge STL filer i de supplerende materialer til denne artikel, og udskrive alle de links og effektor vises her.Udskriv med ABS PLA eller nylon ved hjælp af din egen 3D-printer eller et 3D-trykkeri. Brug også nylon til at udskrive alle de nødvendige ekstra komponenter, der vises her. Efter behov fjerne eventuelle understøttende materialer tilbage fra 3D-print, og polere alle de trykte plastdele med polering værktøjer.Fastgør 20 tænder anspore gear til fire små gearet stepper motorer. Derefter placere stepper motorer i bjerget hulrum af link nul og montere dem med skruer. Dernæst placere de to 37 millimeter ydre diameter lejer i lejeboliger af link nul.Derefter sikre 120 tænder type A anspore gear på sekskant nøglen til link en. Sæt nu akslen på led et ind i akselhullet på led nul med de fire små køresporgear, og det store drevne anspore gear er aktiveret. Derefter samle akslen krave til at sikre og fastholde akslen.Fastgør 20 tænder anspore gear til yderligere fire små gearet stepper motorer. Placer derefter steppermotorerne i monteringshulerne i forbindelse et og monter dem med skruer. Næste vedhæfte de to 120 tænder type B anspore gear til 237 millimeter ydre diameter lejer.Placer dem i gear hulrum af link en, mens de 120 tænder type B anspore gear er engageret med de 20 tænder anspore gear monteret på motorerne. Skru, og skru motoren om nødvendigt for at gøre det nemt at placere de to 120 tænder type B anspore gear. Sæt gearene på plads, juster led et og sammenkæd to, og sæt lejet og en kuglefjederpær ind i koblingshullerne i led to.Med de to runde koblingsdæksler, der justerer og skubber fjederen ind i koblingsmekanismen til forladning, skal du sætte en M6-bolt ind i boringerne af led et og to. Endelig rotere forsamlingen til den anden side, og gentag trin 4.3 for denne side. Fastgør samlingen ved at fastgøre en møtrik til M6-bolten.Fastgør 20 tand anspore gear til yderligere to små gearet stepper motorer, derefter placere stepper motorer i montering hulrum af link to, og montere dem med skruer. Næste sted en 37 millimeter ydre diameter leje i lejehuset af 120 tænder type-c anspore gear. Også placere en 32 millimeter ydre diameter leje i lejehuset af link tre.Fastgør det store anspore gear ind i sekskant nøglehullet i link tre, ved hjælp af yderligere skruer, hvis det er nødvendigt. Så mens de små og de store anspore gear engageret, indsætte akslen på link to i Boers på den store anspore gear og link tre. Placer de to små gearede steppermotorer i monteringshulerne i Link tre, og monter dem med skruer.Derefter placeres de 8 millimeter ydre diameter lejer i lejeboliger af link fire. Monter de 20 tænder lange anspore gear på de to små stepper motorer. Placer det drevne 140 14.Fastgør 18 tænder facet gear til to små gearet stepper motorer. Placer derefter steppermotorerne i monteringshulerne i link fire, og monter dem med skruer. Endelig indsætte M5 akslen i akslen hul af link tre og link fire, efter de to links er justeret.Sørg for de indbyggede ølstrukturer på link fire kampe med det 20 tænder lange anspore gear. Til sidst sættes endeeffektoren ind i nøglevejen i det store facetgear, og placer derefter endeeffektoren lodret med endeeffektorfarven skruet på den. Den robot manipulator samlet her har fem specielt formede links, og fem revolut samlinger til at flytte, holde, og lokalt vippe en amerikansk sonde.Sonden kan drejes aksialt til alle vinkler. Vippes for at følge en overfladevinkel mellem nul grader, og 110 grader til vandret i alle retninger. Og placeret i en cirkel, med en diameter på 360 millimeter.Et stort udvalg af sondepositioner nås med kun små bevægelser af den resterende globale positioneringsmekanisme, når du bruger den foreslåede robot os manipulator. Her viser en simulering robotten i positioner omkring et abdominalt fantom, der viser, at den er i stand til at nå rundt på begge sider af maven og en række positioner på toppen. Når du udfører disse trin, er det vigtigt at huske, at kørslen og køretøj skal være ordentligt engageret, for at mekanismen kan fungere.Efter denne procedure, kan vi samle robot manipulator oprindelige design for potentielt kan omdannes til en robity klogt for at holde, og positionering andre abdominale, kirurgiske anordninger. Ved hjælp af den foreslåede manipulator har forskerne nu en letvægtsenhed til at udforske de potentielle kliniske anvendelser af robot ultralydsteknologi og til at eksperimentere med forskellige forfattede tilstande for at forbedre det diagnostiske resultat.

Research

JoVE Journal

Engineering

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Implementering af en reference Interferometer for Nanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

Design og brug af en Full Flow Sampling System (FFS) til kvantificering af Metan emissioner

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

En robot platform til at studere den Foreflipper af California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver

Tre-dimensionelle ultralyd nål Tip sporing med en Fiber-optisk ultralyd modtager

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. ...

Structural Design and Manufacturing of a Cruiser Class Solar Vehicle

Strukturelle Design og fremstilling af en Cruiser klasse Solar køretøj

Cruisers are multi-occupant solar vehicles that are conceived to compete in long-range (over 3,000 km) solar races based on the best compromise between ...

Implementation of a Nonlinear Microscope Based on Stimulated Raman Scattering

Gennemførelse af et ikke-lineært mikroskop baseret på stimuleret Raman spredning

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy uses near-infrared excitation light; therefore, it shares many multi-photon microscopic imaging properties. ...

Robotic Sensing and Stimuli Provision for Guided Plant Growth

Robot sensing og stimuli bestemmelse for guidet plantevækst

Robot systems are actively researched for manipulation of natural plants, typically restricted to agricultural automation activities such as harvest, ...

Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation

Crack overvågning i resonans træthed afprøvning af svejsede prøver ved hjælp af digital billed korrelation

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It ...

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

Fremstilling, kontrol og evaluering af ydeevne af en Gecko-inspireret soft robot

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...

A Modeling and Simulation Method for Preliminary Design of an Electro-Variable Displacement Pump

En modellerings- og simuleringsmetode til foreløbig design af en elektrovariabel forskydningspumpe

Electro-hydrostatic actuators (EHAs) have been considerably researched in academia, and their applications in various industrial fields are expanding. The ...