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

Diese Arbeit wurde durch den Wellcome Trust IEH Award [102431] und Wellcome/EPSRC Zentrum für Medical Engineering [WT203148/Z/16/Z] unterstützt. Die Autoren erkennen finanziellen Unterstützung von der Department of Health über das National Institute for Health Research (NIHR) umfassende Biomedical Research Centre Award an Kerls & St Thomas' NHS Foundation Trust in Partnerschaft mit König College in London und Kings College Hospital NHS Foundation Trust.

1. Vorbereitung der einzelnen Links Effektor und Zusatzkomponenten
<ol><li>Alle Links (L0, L1, L2, L3und L4) und der Effektor zu drucken, wie in Abbildung 1dargestellt mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) Kunststoff, sauren Polymilchsäure (PLA)-Kunststoff oder Nylon, mit einem 3D-Druck Service. Verwendung der. STL-Dateien zur Verfügung gestellt in den Ergänzenden Materialien beim Drucken. Hinweis: Änderungen in...

<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. 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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. 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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>

Im Gegensatz zu vielen anderen Industrieroboter, die in medizinischen Anwendungen übersetzt wurden, war der vorgeschlagene robotische Manipulator beschrieben im Protokoll speziell für US-Untersuchungen nach klinischen Anforderungen für den Bereich der Bewegung, Anwendung von Kraft und Sicherheitsmanagement. Der leichte robotische Manipulator selbst hat eine Vielzahl von Bewegungen, die ausreichend für die meisten extra körperliche US scannen, ohne die Notwendigkeit für große Bewegungen der globalen Positionierung ...

Eine extra körperliche Roboter (US)-Ultraschallsystem bezieht sich auf die Konfiguration, bei der ein Robot-System genutzt wird, um zu halten und manipulieren von einer US-Sonde für externe Prüfungen, einschließlich seiner Verwendung in der Herz-, Gefäß-, geburtshilflichen und allgemeine abdominale Bildgebung1 . Die Verwendung von einem Robotersystem ist motiviert durch die Herausforderungen der manuell holding und Manipulation einer US-Sonde, zum Beispiel die Herausforderung des Findens US Standardansichten geforderte klinische Bildgebung Protokolle und das Risiko für sich wiederholende Belastung Verletzung2, 3,4, und auch von den Bedürfnissen der uns screening-Programme, zum Beispiel die Forderung nach erfahren Ultraschalldiagnostiker zu vor-Ort-5,6. Mit Betonung auf unterschiedliche Funktionalitäten und Ziel Anatomien wurden mehrere US-Robotersysteme, wie in früheren Werken1,7,8, überprüft seit den 1990er Jahren, um verschiedene Aspekte der US zu verbessern eingeführt Prüfung (z.B., Fernverkehr Teleoperation9,10,11,12, als auch Roboter-Betreiber Interaktion und automatische Steuerung)13, 14. neben der US-Robotersysteme zu diagnostischen Zwecken eingesetzt, konzentriert Roboter Hochleistungs-(HIFU) Ultraschallsysteme für therapeutische Zwecke weit untersucht worden sind, wie durch Priester Et Al. zusammengefasst 1, mit einige aktuelle Werke15,16 der neuesten Entwicklung berichten.
Obwohl mehrere US-Robotersysteme mit relativ zuverlässige Technologien zur Steuerung und klinischen Betrieb entwickelt wurden, sind nur wenige von ihnen erfolgreich in klinischen Gebrauch, wie ein handelsüblicher Tele-Ultraschallsystem übersetzt worden 17. eine mögliche Ursache ist die geringe Akzeptanz für große industrielle aussehende Roboter in einem klinischen Umfeld, aus der Sicht der Patienten und Ultraschalldiagnostiker. Darüber hinaus verlassen sich für Sicherheitsmanagement, die Mehrheit der bestehenden US-Roboter auf Kraft-Sensoren zur Überwachung und Kontrolle den angewandte Druck auf die US-Sonde während grundlegendere mechanische Sicherheitsmechanismen, die Kraft passiv beschränken in der Regel nicht verfügbar sind . Dies kann auch Bedenken führen, wenn die Übersetzung in klinischen Gebrauch wie die Betriebssicherheit Roboter rein abhängig von elektrischen Systemen und Software-Logik wäre.
Die neuen Zuführungen von 3D könnte Drucktechniken, speziell geformten Kunststoff Links mit maßgeschneiderten gemeinsame Mechanismen eine neue Chance für die Entwicklung maßgeschneiderter Medizinroboter bieten. Sorgfältig gestaltete Leichtbauteile mit eine kompakte Erscheinung könnte klinische Akzeptanz verbessern. Ein maßgeschneiderter medizinische Roboter übersetzt klinischen Einsatz abzielen sollten speziell für US-Prüfung kompakt, mit genügend Freiheitsgrade (Freiheitsgrade) und Beweglichkeit des Interessenbereichs eines Scans decken; zum Beispiel die Abdominal-Oberfläche, einschließlich oben und seitlich des Bauches. Darüber hinaus sollte der Roboter auch Feineinstellungen der US-Sonde in ein lokales durchzuführen, wenn Sie versuchen, eine US-Ansicht optimieren integrieren. Dies umfasst in der Regel Kipp Bewegungen der Sonde innerhalb eines bestimmten Bereichs, wie von internationaler Et Al. vorgeschlagen 18 und Bassit19. Um weiter die Sicherheitsbedenken auszuräumen, wird erwartet, dass das System passive mechanische Sicherheits-Features haben sollte, die unabhängig von elektrischen Systemen und Software-Logik sind.
In diesem Papier stellen wir die detaillierte Planung und Montage-Methode eines 5-DOF geschickt robotic Manipulator, die als zentraler Bestandteil eine extra körperliche Robot US-System verwendet wird. Der Manipulator besteht aus mehreren leichte 3D druckbare Links, maßgeschneiderte gemeinsame Mechanismen und eine integrierte Sicherheits-Rutschkupplung. Die spezifische Anordnung der die Freiheitsgrade bietet volle Flexibilität für Anpassungen der Sonde, ermöglicht einfachen und sicheren Betrieb auf kleinem Raum ohne Kollision mit dem Patienten. Der vorgeschlagene Multi-DOF-Manipulator will als die wichtigste Komponente, die in Kontakt mit Patienten und es ist einfach konventionellen 3-DOF globale Positionierung Mechanismus bilden einen komplette US-Roboter mit vollaktives Freiheitsgrade um einen US-Scan durchführen befestigt werden kann.

<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

Mit dem Potential für hohe Präzision, Geschicklichkeit und Wiederholbarkeit kann selbst verfolgte Robot-System eingesetzt werden, um den Erwerb von Echtzeit-Ultraschall zu unterstützen. Begrenzte Anzahl von Robotern für extra körperliche Ultraschall entwickelt haben jedoch klinische Anwendung erfolgreich übersetzt worden. In dieser Studie wollen wir einen maßgeschneiderten robotic Manipulator für extra körperliche Ultraschalluntersuchung zu bauen, die ist leicht und hat einen geringen Platzbedarf. Der Roboter bilden fünf speziell geformten Links und maßgeschneiderte gemeinsame Mechanismen für die Sonde Manipulation, zur Deckung der notwendigen Bewegungsfreiheit mit redundante Freiheitsgrade um die Sicherheit des Patienten zu gewährleisten. Die mechanische Sicherheit wird mit einer Kupplung Mechanismus, um die Krafteinwirkung auf Patienten zu beschränken betont. Durch das Design das Gesamtgewicht des Manipulators ist weniger als 2 kg und die Länge des Manipulators ist ca. 25 cm. Das Design wurde umgesetzt, und Simulation, phantom und freiwilligen Studien wurden durchgeführt, um die Bewegungsfreiheit, die Fähigkeit, den sicheren Betrieb der Kupplung, Feineinstellungen und mechanische Zuverlässigkeit zu überprüfen. Dieses Papier beschreibt die Gestaltung und Umsetzung von maßgeschneiderten Roboter Ultraschall-Manipulator mit der Konstruktion und Montage Methoden dargestellt. Testergebnisse zum Nachweis der Konstruktionsmerkmale und klinische Erfahrung im Umgang mit dem System werden vorgestellt. Es wird festgestellt, dass der aktuelle vorgeschlagene robotische Manipulator die Anforderungen als ein maßgeschneidertes System für extra körperliche Ultraschalluntersuchung erfüllt und hat ein großes Potenzial in der klinischen Anwendung umgesetzt werden.

Im Anschluss an das Protokoll ist das resultierende System eine robotic Manipulator mit fünf speziell geformten Links (L0 L4) und fünf drehbar Gelenke (J1 bis J-5) zum verschieben, halten und lokal Kippen einer US-Sonde (Abbildung 8). Top Rotation Joint (J1), mit Getriebe betätigt durch vier Motoren drehen kann folgende Strukturen 360°, um die US-Sonde darauf auf verschiedenen Seiten des Scanbereichs,...

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

Konzeption und Umsetzung eines maßgeschneiderten Robotic Manipulator für extra körperliche Ultraschall

Dieses Papier stellt die Konzeption und Umsetzung eines maßgeschneiderten robotic Manipulator für extra körperliche Ultraschalluntersuchung. Das System besitzt fünf Freiheitsgrade mit leichten Gelenke von 3D-Druck und einer mechanischen Kupplung für Sicherheitsmanagement gemacht.

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

Wir haben einen speichenrobotermanipulatorextra korporischen Ultraschall entwickelt, der in die klinische Anwendung umgesetzt werden soll. Der Einsatz von Robotersystemen für die Ultraschalldiagnostik kann die medizinische Diagnose potenziell verbessern. Der Manipulator besteht aus Bleigewicht, also den bedruckbaren Dingen, weg von Kunststoffen, die eine mechanische Kupplung aufweisen.Die Kupplung ist unabhängig von elektrischen Systemen und Suferlogik. Der Roboter-Ultraschallmanipulator kann von Stenographen eingesetzt werden, um das Risiko von sich wiederholenden Dehnungsverletzungen zu reduzieren. Das System kann auch für eine Ultraschalldiagnose verwendet werden.Der Manipulator bietet volle Flexibilität für Ultraschall-Voreinstellungen und ermöglicht eine einfache und sichere Bedienung in einem kleinen Bereich. Möglicherweise kann es auch verwendet werden, um andere medizinische Geräte zu manipulieren. Verwenden Sie zunächst die STL-Dateien in den ergänzenden Materialien für diesen Artikel, und drucken Sie alle Links und den Effektor wird hier gezeigt.Drucken Sie mit ABS PLA oder Nylon mit Ihrem eigenen 3D-Drucker oder einem 3D-Druckservice. Verwenden Sie auch Nylon, um alle erforderlichen zusätzlichen Komponenten zu drucken, die hier gezeigt werden. Entfernen Sie bei Bedarf alle unterstützenden Materialien, die vom 3D-Druck übrig sind, und polieren Sie alle bedruckten Kunststoffteile mit Polierwerkzeugen.Befestigen Sie 20 Zahnspurgetriebe an vier kleinen, getriebegetriebenen Schrittmotoren. Dann legen Sie die Schrittmotoren in die Berghöhlen der Verbindung Null und montieren Sie sie mit Schrauben. Als nächstes legen Sie die beiden 37 Millimeter Außendurchmesserlager in die Lagergehäuse der Verbindung Null.Dann sichern Sie die 120 Zähne Typ A Stirnrad auf dem Sechseck Schlüssel von Link eins. Legen Sie nun die Welle auf Link eins in das Wellenloch auf Link Null mit den vier kleinen Fahrspurgetrieben und dem großen angetriebenen Stirnrad ein. Dann montieren Sie den Wellenkragen, um die Welle zu sichern und zu halten.Befestigen Sie 20 Zahnspurgetriebe an weiteren vier kleinen, getriebegetriebenen Schrittmotoren. Dann legen Sie die Schrittmotoren in die Montagehöhlen von Link eins und montieren Sie sie mit Schrauben. Als nächstes befestigen Sie die beiden 120 Zähne Typ B Stirnräder an den 237 Millimeter Außendurchmesserlagern.Positionieren Sie sie in die Zahnhöhlen von Link eins, während das 120 Zähne Typ B Stirnrad mit den 20 Zahnspurzahnrädern, die an den Motoren montiert sind, eingesetzt wird. Lösen Sie den Motor ab und schrauben Sie den Motor bei Bedarf erneut, um die einfache Positionierung der beiden 120 Zähne Typ B Stirnrad zu ermöglichen. Setzen Sie die Zahnräder in Position, richten Sie Link eins aus und verbinden Sie zwei, und legen Sie das Lager und eine Kugelfederbirnen in die Kupplungslöcher in Link zwei.Mit den beiden runden Kupplungsabdeckungen, die die Feder zum Vorladen ausrichten und in den Kupplungsmechanismus schieben, legen Sie eine M6-Schraube in die Bohrungen der Verbindung eins und zwei ein. Drehen Sie die Baugruppe schließlich auf die andere Seite, und wiederholen Sie die Schritte 4.3 für diese Seite. Befestigen Sie die Baugruppe, indem Sie eine Mutter an der M6-Schraube befestigen.Befestigen Sie 20 Zahnspurgetriebe an zwei weiteren kleinen, getriebegebundenen Schrittmotoren, legen Sie die Schrittmotoren in die Montagehohlräume der Verbindung zwei und montieren Sie sie mit Schrauben. Als nächstes legen Sie ein 37 Millimeter Außendurchmesser Lager in das Lagergehäuse der 120 Zähne Typ-c Stirnrad. Legen Sie auch ein 32 Millimeter Außendurchmesser Lager in das Lagergehäuse der Verbindung drei.Sichern Sie das große Stirnrad in das Sechskantschlüsselloch der Verbindung 3, bei Bedarf mit zusätzlichen Schrauben. Dann, während die kleinen und die großen Stirnräder einschalten, legen Sie die Welle auf Link zwei in die Buren auf dem großen Stirnrad und Link drei. Legen Sie die beiden kleinen Getriebe-Schrittmotoren in die Montagehöhlen von Link 3 und montieren Sie sie mit Schrauben.Dann legen Sie die 8 Millimeter Außendurchmesser Lager in die Lagergehäuse von Link vier. Montieren Sie das 20 Zähne lange Stirnrad auf die beiden kleinen Schrittmotoren. Positionieren Sie das angetriebene 140 14. Kegelrad auf die Extrusion von Glieder vier.Befestigen Sie 18 Kegelräder an zwei kleinen, getriebegetriebenen Schrittmotoren. Legen Sie dann die Schrittmotoren in die Montagehöhlen der Verbindung vier und montieren Sie sie mit Schrauben. Legen Sie schließlich die M5-Welle in das Wellenloch von Verbindung drei und Link vier ein, nachdem die beiden Glieder ausgerichtet sind.Stellen Sie sicher, dass die eingebauten angetriebenen Bierstrukturen auf Link four Matches mit dem 20 Zähne langen Stirnrad passt. Setzen Sie den Endeffektor schließlich in den Schlüssel des großen Kegelrads ein und positionieren Sie dann vertikal den Endeffektor mit der darauf geschraubten Endeffektorfarbe. Der hier montierte Robotermanipulator verfügt über fünf speziell geformte Glieder und fünf Drehgelenke zum Bewegen, Halten und lokal Kippen einer US-Sonde.Die Sonde kann in einen beliebigen Winkel gedreht werden. Gekippt, um einem Flächenwinkel zwischen null Grad und 110 Grad zur Horizontalen in beliebiger Richtung zu folgen. Und innerhalb eines Kreises positioniert, mit einem Durchmesser von 360 Millimetern.Eine große Auswahl an Sondenpositionen wird mit nur kleinen Bewegungen des verbleibenden globalen Positionierungsmechanismus erreicht, wenn der vorgeschlagene Roboter-us-Manipulator verwendet wird. Hier zeigt eine Simulation den Roboter in Positionen um ein Bauch-Phantom, was zeigt, dass er in der Lage ist, um beide Seiten des Bauches und eine Reihe von Positionen an der Spitze zu erreichen. Bei der Durchführung dieser Schritte ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Fahren und die Fahrwerke richtig eingemacht werden müssen, damit der Mechanismus funktioniert.Nach diesem Verfahren können wir Roboter-Manipulator Original-Design für zusammenstellen kann potenziell in eine Robity klug für das Halten und Positionieren anderer abdominaler, chirurgischer Geräte umgewandelt werden. Mit dem vorgeschlagenen Manipulator verfügen die Forscher nun über ein leichtes Gerät, um die möglichen klinischen Anwendungen der Robotik-Ultraschalltechnologie zu erforschen und mit verschiedenen erstellten Modi zu experimentieren, um das diagnostische Ergebnis zu verbessern.

Research

JoVE Journal

Engineering

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Implementierung eines Referenz-Interferometer für Nanodetection

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

Forschung

Ingenieurwesen

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 und die Verwendung eines Vollstrom-Probenahmesystem (FFS) für die Quantifizierung von Methanemissionen

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

Ein Roboter-Plattform die Foreflipper des California Sea Lion zu studieren

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

Dreidimensionale Ultraschall Nadel Tipp Tracking mit einem Glasfaser-Ultraschall-Empfänger

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

Konstruktion und Herstellung von einem Cruiser Klasse Solar Fahrzeug

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

Implementierung eines nichtlinearen Mikroskops auf Basis der stimulierten Raman-Streuung

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

Robotic Sensing und Stimuli-Regelung für geführtes Pflanzenwachstum

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

Rissüberwachung bei Derresonanceermüdungstests von geschweißten Proben mit Digital Bildkorrelation

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

Herstellung, Steuerung und Leistungsbewertung eines Gecko-inspirierten Softroboters

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

Ein Modellierungs- und Simulationsverfahren zur Vorkonstruktion einer elektrischen Verdrängerpumpe

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