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

यह काम वेलकम ट्रस्ट इएह पुरस्कार [१०२४३१] द्वारा समर्थित किया गया था और वेलकम/EPSRC सेंटर फॉर मेडिकल इंजीनियरिंग [WT203148/z/16/z] द्वारा । लेखक स्वास्थ्य अनुसंधान के लिए राष्ट्रीय संस्थान के माध्यम से स्वास्थ्य विभाग से वित्तीय सहायता स्वीकार करते है (NIHR) व्यापक जैव चिकित्सा अनुसंधान केंद्र लड़के के & सेंट ' थॉमस एन एच एस फाउंडेशन के साथ साझेदारी में ट्रस्ट को पुरस्कार है राजा कॉलेज लंदन और राजा कॉलेज अस्पताल एन एच एस फाउंडेशन ट्रस्ट ।

1. प्रत्येक लिंक, अंत-प्रभाव, और अतिरिक्त घटकों की तैयारी
<ol><li>प्रिंट सभी लिंक (एल0, एल1, एल2, एल3, और एल4) और अंत-प्रभाव के रूप में चित्रा 1में दिखाया गया है, acrylonitrile ब्यूटाडाइन styrene (ABS) ?...

<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>

कई अंय औद्योगिक रोबोटों कि चिकित्सा अनुप्रयोगों में अनुवाद किया गया है के विपरीत, प्रस्तावित रोबोटिक्स प्रोटोकॉल में वर्णित जोड़तोड़ विशेष रूप से गति की सीमा के लिए नैदानिक आवश्यकताओं के अनुसार अमे?...

एक अतिरिक्त साकार रोबोट अल्ट्रासाउंड (अमेरिका) प्रणाली विंयास जिसमें एक रोबोट प्रणाली को पकड़ और बाहरी परीक्षाओं के लिए एक अमेरिकी जांच हृदय, संवहनी, प्रसूति, और सामांय उदर इमेजिंग 1 में इसके उपयोग सहित, हेरफेर का उपयोग किया जाता है को संदर्भित करता है . इस तरह के एक रोबोट प्रणाली का उपयोग मैंयुअल रूप से पकड़े और एक अमेरिकी जांच जोड़ तोड़ की चुनौतियों से प्रेरित है, उदाहरण के लिए, मानक अमेरिका नैदानिक इमेजिंग प्रोटोकॉल द्वारा आवश्यक विचार और दोहराव तनाव चोट2के जोखिम को खोजने की चुनौती, 3,4, और भी अमेरिका स्क्रीनिंग कार्यक्रम की जरूरतों के द्वारा, उदाहरण के लिए, अनुभव sonographers के लिए आवश्यकता पर साइट5,6। विभिंन कार्यक्षमताओं और लक्ष्य anatomies पर emphases के साथ, कई रोबोट अमेरिकी प्रणालियों, पहले काम करता है1,7,8में की समीक्षा के रूप में, 1990 के दशक के बाद से शुरू किया गया है, हम में से विभिंन पहलुओं में सुधार परीक्षा (जैसे, लंबी दूरी teleoperation9,10,11,12, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से रोबोट ऑपरेटर संपर्क और स्वत: नियंत्रण)13, 14. रोबोट अमेरिका नैदानिक प्रयोजनों के लिए इस्तेमाल किया प्रणालियों के अलावा, रोबोट उच्च तीव्रता ध्यान केंद्रित अल्ट्रासाउंड (HIFU) प्रणालियों उपचार प्रयोजनों के लिए व्यापक रूप से पुजारी एट अल द्वारा संक्षेप के रूप में जांच की गई है । 1, हाल के कुछ काम करता है15के साथ,16 नवीनतम प्रगति की रिपोर्टिंग ।
हालांकि कई रोबोट अमेरिका प्रणालियों नियंत्रण और नैदानिक आपरेशन के लिए अपेक्षाकृत विश्वसनीय प्रौद्योगिकियों के साथ विकसित किया गया है, उनमें से केवल कुछ सफलतापूर्वक नैदानिक उपयोग में अनुवाद किया गया है, जैसे एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध टेली-अल्ट्रासाउंड प्रणाली 17. एक संभावित कारण बड़े आकार के औद्योगिक के लिए स्वीकृति के निंन स्तर पर एक नैदानिक वातावरण में काम कर रहे रोबोट, दोनों रोगियों और sonographers के दृष्टिकोण से है । इसके अतिरिक्त, सुरक्षा प्रबंधन के लिए, मौजूदा अमेरिका रोबोटों के बहुमत पर नजर रखने और अमेरिका की जांच करने के लिए लागू दबाव को नियंत्रित करने के लिए बल सेंसर पर भरोसा करते हैं, जबकि अधिक मौलिक यांत्रिक सुरक्षा तंत्र निष्क्रिय बल को सीमित करने के लिए आमतौर पर उपलब्ध नहीं है . यह भी चिंता का कारण हो सकता है जब नैदानिक उपयोग में अनुवाद के रूप में रोबोट आपरेशन की सुरक्षा पूरी तरह से विद्युत प्रणालियों और सॉफ्टवेयर तर्क पर निर्भर करेगा ।
3 डी मुद्रण तकनीकों की हाल ही में प्रगति के साथ, विशेष रूप से कस्टम के साथ आकार का प्लास्टिक लिंक बनाया संयुक्त तंत्र bespoke चिकित्सा रोबोटों के विकास के लिए एक नया अवसर प्रदान कर सकता है । ध्यान से एक कॉंपैक्ट उपस्थिति के साथ हल्के घटकों डिजाइन नैदानिक स्वीकृति में सुधार सकता है । विशेष रूप से अमेरिका के लिए परीक्षा, एक bespoke चिकित्सा नैदानिक उपयोग में अनुवाद किया जा रहा है के उद्देश्य से रोबोट कॉंपैक्ट होना चाहिए, स्वतंत्रता के पर्याप्त डिग्री (DOFs) और गति की सीमा के साथ एक स्कैन के हित के क्षेत्र को कवर; उदाहरण के लिए, पेट के ऊपर और दोनों किनारों सहित उदर की सतह । इसके अतिरिक्त, रोबोट भी एक स्थानीय क्षेत्र में अमेरिका की जांच के ठीक समायोजन करने की क्षमता को शामिल करना चाहिए, जब एक अमेरिकी देखने के अनुकूलन की कोशिश कर रहा । यह आमतौर पर एक निश्चित सीमा के भीतर जांच के झुकाव आंदोलनों भी शामिल है, के रूप में Essomba एट अल द्वारा सुझाव दिया । 18 और Bassit19. आगे सुरक्षा चिंताओं को संबोधित करने के लिए, यह उम्मीद है कि प्रणाली निष्क्रिय यांत्रिक सुरक्षा सुविधाओं जो विद्युत प्रणालियों और सॉफ्टवेयर तर्क से स्वतंत्र हैं होना चाहिए.
इस पत्र में, हम विस्तृत डिजाइन और एक 5-DOF निपुण रोबोट जोड़तोड़, जो एक अतिरिक्त साकार रोबोट अमेरिका प्रणाली के प्रमुख घटक के रूप में प्रयोग किया जाता है की विधानसभा विधि प्रस्तुत करते हैं । जोड़तोड़ कई हल्के 3 डी मुद्रण योग्य लिंक, कस्टम बनाया संयुक्त तंत्र, और एक निर्मित सुरक्षा क्लच में शामिल हैं । DOFs की विशिष्ट व्यवस्था जांच समायोजन के लिए पूर्ण लचीलापन प्रदान करता है, रोगी के साथ टकराने के बिना एक छोटे क्षेत्र में आसान और सुरक्षित संचालन की अनुमति । प्रस्तावित बहु DOF जोड़तोड़ मुख्य घटक है कि रोगियों के साथ संपर्क में है के रूप में काम करना है और यह बस किसी भी पारंपरिक 3-DOF वैश्विक पोजीशनिंग तंत्र को पूरी तरह से सक्रिय DOFs के साथ एक पूरा अमेरिका रोबोट फार्म के लिए एक अमेरिकी स्कैन करने के लिए संलग्न किया जा सकता है ।

<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

उच्च परिशुद्धता, निपुणता, और दोहराव के लिए क्षमता के साथ, एक आत्म ट्रैक रोबोट प्रणाली वास्तविक समय अल्ट्रासाउंड के अधिग्रहण की सहायता करने के लिए नियोजित किया जा सकता है । हालांकि, अतिरिक्त साकार अल्ट्रासाउंड के लिए डिजाइन रोबोटों की सीमित संख्या सफलतापूर्वक नैदानिक उपयोग में अनुवाद किया गया है । इस अध्ययन में, हम अतिरिक्त-साकार अल्ट्रासाउंड परीक्षा, जो हल्के है और एक छोटे पदचिह्न है के लिए एक bespoke रोबोट जोड़तोड़ बनाने का लक्ष्य है । रोबोट पांच विशेष रूप से आकार का लिंक और कस्टम द्वारा गठित जांच हेरफेर के लिए संयुक्त तंत्र बनाया है, के लिए स्वतंत्रता के निरर्थक डिग्री के साथ गति की आवश्यक सीमा को कवर करने के लिए रोगी की सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं । यांत्रिक सुरक्षा के लिए एक क्लच तंत्र पर बल दिया जाता है, रोगियों के लिए लागू बल सीमित करने के लिए. डिजाइन के परिणामस्वरूप, जोड़ तोड़ के कुल वजन 2 किलो से कम है और जोड़ तोड़ की लंबाई के बारे में 25 सेमी है । डिजाइन लागू किया गया है, और सिमुलेशन, प्रेत, और स्वयंसेवक अध्ययन किया गया है, गति की सीमा को मांय करने के लिए, ठीक समायोजन, यांत्रिक विश्वसनीयता बनाने की क्षमता है, और क्लच के सुरक्षित संचालन । इस पत्र का विवरण डिजाइन और bespoke रोबोट अल्ट्रासाउंड जोड़तोड़ के कार्यांवयन, डिजाइन और विधानसभा के तरीके सचित्र के साथ । परीक्षण के लिए डिजाइन सुविधाओं और प्रणाली का उपयोग कर के नैदानिक अनुभव प्रदर्शित करने के लिए परिणाम प्रस्तुत कर रहे हैं । यह निष्कर्ष निकाला है कि वर्तमान प्रस्तावित रोबोटिक जोड़तोड़ अतिरिक्त साकार अल्ट्रासाउंड परीक्षा के लिए एक bespoke प्रणाली के रूप में आवश्यकताओं को पूरा करती है और नैदानिक उपयोग में अनुवाद किया जा करने के लिए महान क्षमता है ।

प्रोटोकॉल के बाद, जिसके परिणामस्वरूप प्रणाली पांच विशेष रूप से आकार के लिंक के साथ एक रोबोट जोड़तोड़ है (एल0 से एल4) और पांच revolute जोड़ों (जे1 से जे5) चलती, धारण करने के लिए, और स्था?...

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

डिजाइन और अतिरिक्त साकार अल्ट्रासाउंड के लिए एक Bespoke रोबोट जोड़तोड़ के कार्यांवयन

इस कागज के डिजाइन और अतिरिक्त साकार अल्ट्रासाउंड परीक्षा के लिए एक bespoke रोबोट जोड़तोड़ के कार्यांवयन का परिचय । प्रणाली 3 डी प्रिंटिंग और सुरक्षा प्रबंधन के लिए एक यांत्रिक क्लच द्वारा किए गए हल्के जोड़ों के साथ स्वतंत्रता के पांच डिग्री है ।

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

हमने एक स्पोक रोबोटिक मैनिपुलेटर अतिरिक्त साकार अल्ट्रासाउंड विकसित किया है, जिसका उद्देश्य नैदानिक उपयोग में अनुवाद करना होगा। अल्ट्रासाउंड निदान के लिए रोबोटिक सिस्टम का उपयोग, संभावित रूप से चिकित्सा निदान में सुधार कर सकता है। जोड़तोड़ सीसा वजन के होते हैं, तो मुद्रण योग्य चीजें, प्लास्टिक से दूर जो एक यांत्रिक क्लच, सुविधा ।क्लच इलेक्ट्रिकल सिस्टम और सुफरल लॉजिक से स्वतंत्र है। रोबोटिक अल्ट्रासाउंड जोड़तोड़ का उपयोग स्टेनोग्राफर द्वारा दोहराव वाले तनाव की चोट के जोखिम को कम करने के लिए किया जा सकता है। सिस्टम का उपयोग अल्ट्रासाउंड निदान के लिए भी किया जा सकता है।जोड़तोड़ अल्ट्रासाउंड पूर्व समायोजन के लिए पूर्ण लचीलापन प्रदान करता है, एक छोटे से क्षेत्र में आसान और सुरक्षित संचालन की अनुमति देता है। संभवतः इसका उपयोग अन्य चिकित्सा उपकरणों में हेरफेर करने के लिए भी किया जा सकता है। शुरू करने के लिए, इस लेख के लिए अनुपूरक सामग्रियों में प्रदान की गई एसटीएल फाइलों का उपयोग करें, और सभी लिंक प्रिंट करें और प्रभावक यहां दिखाया गया है।अपने स्वयं के 3डी प्रिंटर या 3डी प्रिंटिंग सेवा का उपयोग करके एबीएस पीएलए या नायलॉन का उपयोग करके प्रिंट करें। इसके अलावा यहां दिखाए गए सभी आवश्यक अतिरिक्त घटकों को मुद्रित करने के लिए नायलॉन का उपयोग करें। आवश्यकतानुसार 3 डी प्रिंटिंग से छोड़ी गई किसी भी सहायक सामग्री को हटा दें, और सभी मुद्रित प्लास्टिक के हिस्सों को पॉलिश करने वाले उपकरणों के साथ पॉलिश करें।चार छोटे गियर स्टेपर मोटर्स के लिए 20 दांत प्रेरणा गियर संलग्न करें । फिर स्टेपर मोटर्स को लिंक शून्य के पहाड़ गुहाओं में रखें और उन्हें शिकंजा के साथ माउंट करें। अगले लिंक शून्य के असर आवास में दो 37 मिलीमीटर बाहरी व्यास बीयरिंग जगह है।फिर लिंक एक की षट्भुज कुंजी पर 120 दांत टाइप ए प्रेरणा गियर सुरक्षित करें। अब चार छोटे ड्राइविंग प्रेरणा गियर के साथ लिंक शून्य पर शाफ्ट छेद में लिंक एक पर शाफ्ट डालें, और बड़े संचालित प्रेरणा गियर लगे हुए। फिर शाफ्ट कॉलर को सुरक्षित और शाफ्ट को बनाए रखने के लिए इकट्ठा करें।एक और चार छोटे गियर स्टेपर मोटर्स के लिए 20 दांत प्रेरणा गियर देते हैं । फिर स्टेपर मोटर्स को लिंक वन के बढ़ते गुहाओं में रखें और उन्हें शिकंजा के साथ माउंट करें। इसके बाद दो 120 दांत टाइप बी प्रेरणा गियर 237 मिलीमीटर बाहरी व्यास बीयरिंग देते हैं।उन्हें लिंक एक के गियर गुहाओं में रखें, जबकि 120 दांत प्रकार बी प्रेरणा गियर मोटर्स पर घुड़सवार 20 दांत प्रेरणा गियर के साथ लगे हुए हैं। अनस्क्रू, और दो 120 दांत प्रकार बी प्रेरणा गियर की आसान स्थिति की अनुमति देने के लिए आवश्यक होने पर मोटर को फिर से स्क्रू करें। स्थिति में गियर रखो, लिंक एक संरेखित करें और दो लिंक करें, और दो लिंक में क्लच छेद में असर और एक गेंद वसंत नाशपाती डालें।दो दौर क्लच के साथ संरेखित और पूर्व लोडिंग के लिए क्लच तंत्र में वसंत धक्का शामिल है, लिंक एक और दो के बोरों में एक M6 बोल्ट डालें । अंत में विधानसभा को दूसरी तरफ घुमाएं, और इस पक्ष के लिए चरण 4.3 दोहराएं। M6 बोल्ट के लिए एक अखरोट संलग्न करके विधानसभा सुरक्षित।दो और छोटे गियर स्टेपर मोटर्स के लिए 20 दांत प्रेरणा गियर संलग्न करें, तो दो लिंक के बढ़ते गुहाओं में स्टेपर मोटर्स जगह है, और शिकंजा के साथ उन्हें माउंट। अगले जगह एक 37 मिलीमीटर बाहरी व्यास 120 दांत प्रकार-सी प्रेरणा गियर के असर आवास में असर। इसके अलावा लिंक तीन के असर आवास में असर एक 32 मिलीमीटर बाहरी व्यास जगह है।यदि आवश्यक हो तो अतिरिक्त शिकंजा का उपयोग करके लिंक तीन के षट्भुज कीहोल में बड़े प्रेरणा गियर को सुरक्षित करें। फिर, जबकि छोटे और बड़े प्रेरणा गियर लगे हुए, बड़े प्रेरणा गियर पर बोअर्स में लिंक दो पर शाफ्ट डालें और तीन लिंक करें। लिंक तीन के बढ़ते गुहाओं में दो छोटे गियर स्टेपर मोटर्स रखें, और उन्हें शिकंजा के साथ माउंट।फिर लिंक चार के असर आवास में 8 मिलीमीटर बाहरी व्यास बीयरिंग रखें। दो छोटे स्टेपर मोटर्स पर 20 दांत लंबे प्रेरणा गियर माउंट । लिंक चार के निष्कासन पर संचालित 140 14 वें बेवेल गियर की स्थिति।दो छोटे गियर स्टेपर मोटर्स के लिए 18 दांत बेवेल गियर संलग्न करें। फिर स्टेपर मोटर्स को लिंक फोर के बढ़ते गुहाओं में रखें, और उन्हें शिकंजा के साथ माउंट करें। अंत में दो लिंक गठबंधन कर रहे हैं के बाद, लिंक तीन और लिंक चार के शाफ्ट छेद में M5 शाफ्ट डालें।20 दांत लंबे प्रेरणा गियर के साथ लिंक चार मैचों पर निर्मित संचालित बियर संरचनाओं को सुनिश्चित करें । अंत में अंत में अंत प्रभावक को बड़े बेवेल गियर के कीवे में डालें फिर अंत प्रभावक रंग के साथ अंत प्रभावक को खड़ी स्थिति में डालें। रोबोट जोड़तोड़ यहां इकट्ठे पांच विशेष रूप से आकार के लिंक है, और पांच घूमना जोड़ों चलती, पकड़ के लिए, और स्थानीय रूप से एक अमेरिकी जांच झुकाव ।जांच को किसी भी कोण पर घुमाया जा सकता है । शून्य डिग्री के बीच एक सतह कोण का पालन करने के लिए झुका, और किसी भी दिशा में क्षैतिज करने के लिए 110 डिग्री। और 360 मिलीमीटर व्यास के साथ, एक सर्कल के भीतर तैनात।प्रस्तावित रोबोट अमेरिका जोड़तोड़ का उपयोग करते समय, शेष वैश्विक स्थिति तंत्र के केवल छोटे आंदोलनों के साथ जांच पदों की एक बड़ी श्रृंखला तक पहुंचा जा सकता है। यहां एक सिमुलेशन एक पेट प्रेत के आसपास की स्थिति में रोबोट से पता चलता है, प्रदर्शन है कि यह पेट के दोनों किनारों और शीर्ष पर पदों की एक श्रृंखला के आसपास तक पहुंचने में सक्षम है । इन चरणों को करते समय, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि ड्राइविंग, और ड्राइविंग गियर को काम करने के लिए तंत्र के लिए ठीक से लगाया जाना चाहिए।इस प्रक्रिया के बाद, हम रोबोट जोड़तोड़ मूल डिजाइन के लिए संभवतः पकड़ के लिए एक रोबिटी बुद्धिमान में परिवर्तित किया जा सकता है इकट्ठा कर सकते हैं, और अन्य पेट, शल्य चिकित्सा उपकरणों की स्थिति। प्रस्तावित जोड़तोड़ का उपयोग करना, शोधकर्ताओं ने अब रोबोट अल्ट्रासाउंड प्रौद्योगिकी के संभावित नैदानिक उपयोगों का पता लगाने के लिए एक हल्के उपकरण है, और नैदानिक परिणाम में सुधार करने के लिए विभिन्न लेखक मोड के साथ प्रयोग करने के लिए ।

Research

JoVE Journal

Engineering

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Nanodetection के लिए एक संदर्भ Interferometer का कार्यान्वयन

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

डिजाइन और एक पूर्ण प्रवाह नमूना प्रणाली (FFS) का प्रयोग मीथेन उत्सर्जन की मात्रा का ठहराव के लिए

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

एक रोबोट मंच कैलिफोर्निया समुद्र शेर की Foreflipper अध्ययन करने के लिए

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

एक फाइबर ऑप्टिक अल्ट्रासाउंड रिसीवर के साथ तीन आयामी अल्ट्रासोनिक सुई टिप ट्रैकिंग

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

संरचनात्मक डिजाइन और एक क्रूजर वर्ग के विनिर्माण सौर वाहन

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

उत्तेजित रमन तितर बितर के आधार पर एक गैर रेखीय माइक्रोस्कोप का कार्यान्वयन

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

गाइडेड प्लांट ग्रोथ के लिए रोबोटिक सेंसिंग और स्टिमुली प्रोविजन

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

डिजिटल छवि सहसंबंध का उपयोग वेल्डेड specimens की अनुनाद थकान परीक्षण में क्रैक निगरानी

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

एक छिपकली से प्रेरित सॉफ्ट रोबोट का विनिर्माण, नियंत्रण और प्रदर्शन मूल्यांकन

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

एक इलेक्ट्रो-वेरिएबल विस्थापन पंप के प्रारंभिक डिजाइन के लिए एक मॉडलिंग और सिमुलेशन विधि

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