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

이 작품은 의료 공학 [WT203148/Z/16/Z] Wellcome 신뢰 IEH 수상 [102431] 및 Wellcome/EPSRC 센터에 의해 지원 되었다. 저자 인정 재정 지원을 통해 보건 건강 연구 (NIHR) 종합 생물 의학 연구 센터 수상 남자의 & 세인트 토마스 ' NHS 재단 협력 킹 신뢰의 국립 연구소의 대학 런던 그리고 임금의 대학 병원 NHS 기초 신망.

1. 각 링크의 준비 끝-효과 기, 및 추가 구성 요소
<ol><li>아크릴로 니트 릴 부 타 디 엔 스 티 렌 (ABS) 플라스틱, polylactic 산 (PLA) 플라스틱 또는 나일론, 3D 인쇄를 사용 하 여 그림 1에서 같이 모든 링크 (L0L1, L2, L3, L4) 및 엔드-이펙터를 인쇄 서비스입니다. 사용 합니다. STL 파일을 인쇄할 때 보충 자료 제공. 참고: 모양 및 ?...

<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>

많은 다른 산업용 로봇 의료 응용 프로그램에 번역 된, 달리 제안 된 로봇 조작 프로토콜에서 설명 되었다 위해 설계 된, 모션의 범위에 대 한 임상 요구에 따라 미국 시험 힘, 및 안전 관리의 응용 프로그램입니다. 경량 로봇 조작 자체는 대부분 외 물질 미국 스캔, 글로벌 위치 지정 메커니즘의 큰 움직임에 대 한 필요 없이 충분 한 움직임의 넓은 범위를 하고있다. 환자에 게 가장 가까운 기계 구?...

여분 물질적인 로봇 초음파 (미국) 시스템 이란 로봇 시스템 보유 하 고 조작 하는 심장, 혈관, 산부인과, 및 일반적인 복 부 영상1에에서 그것의 사용을 포함 하 여 외부 시험에 대 한 미국 조사 활용을 구성 하 . 로봇 시스템의 사용은 동기 수동으로 누른 미국 조사, 임상 영상 프로토콜 및 반복 스트레인 부상2의 위험에 필요한 표준 미국 보기를 찾는 도전 예를 들어, 조작의 전에 의해 3,4, 또한 우리 프로그램 심사 요구, 예를 들어, 요구 경험 될 현장5,6sonographers. 다른 기능 및 대상 anatomies에 중점, 함께 여러 로봇 미국 시스템 이전 작품1,7,의8, 검토 도입 되었습니다 미국의 다양 한 측면을 개선 하기 위해 1990 년대부터 시험 (예를 들어, 장거리 teleoperation9,10,,1112로 로봇 연산자 상호 작용 및 자동 제어)13, 14. 로봇 미국 시스템 진단 목적을 위해 사용 뿐만 아니라 로봇 고 강도 집중 초음파 (장내) 시스템 위한 성직자 외 에 의해 요약 된 것 처럼 치료 목적으로 광범위 하 게 조사 되었습니다 1, 일부 최근 작품15,16 최신 진행 상황을 보고.
그들 중 몇 가지 상용 텔 레-초음파 시스템 등 임상 사용에 성공적으로 번역 되어 있지만 여러 로봇 미국 시스템 제어 및 임상 작업에 대 한 상대적으로 안정적인 기술로 개발 되었습니다, 17. 한 가지 가능한 이유는 대형 산업 찾고 로봇 환자와 sonographers의 관점에서 임상 환경에서 작업에 대 한 수용의 낮은 수준. 또한, 안전 관리, 기존 미국 로봇의 대부분 의존 힘 센서 모니터링 하 고 힘을 수 동적으로 제한 하려면 기본적인 기계적인 안전 메커니즘은 일반적으로 사용할 수 없습니다 하는 동안 미국 조사에 적용 되는 압력 제어 . 로봇 작업의 안전 순전히 전기 시스템 및 소프트웨어 논리에 의존 하 게 될 것 이라고 임상 사용으로 번역할 때 문제가 발생할 수 있습니다.
3D의 최근 발전 기술, 특수 주문 품 공동 메커니즘 플라스틱 링크 모양 인쇄 개발 맞춤된 의료 로봇을 위한 새로운 기회를 제공할 수 있습니다. 컴팩트한 외관으로 신중 하 게 설계 된 경량 부품 임상 수용 향상 시킬 수 있습니다. 특히 미국 검사, 임상 사용으로 번역 되 고 겨냥 하는 맞춤된 의료 로봇 해야 충분 한 자유도 (DOFs) 검사;의 관심 영역을 커버 하는 운동의 범위와 소형 예를 들어 복 부 표면, 위쪽과 배꼽의 양쪽 모두를 포함 하 여. 또한, 로봇 또한 미국 보기를 최적화 하려고 할 때 로컬 영역에서 미국 탐사선의 정밀한 조정을 수행 하는 기능을 통합 해야 합니다. 이 일반적으로 포함 하는 Essomba 그 외 여러분 에 의해 제안으로 일정 범위 내에서 조사의 틸팅 움직임 18 그리고 Bassit19. 추가 안전 문제를 해결 하려면 시스템 전기 시스템 및 소프트웨어 논리는 수동 기계 안전 기능을가지고 있어야 한다고 예상 된다.
이 문서에서 우리는 여분 물질적인 로봇 미국 시스템의 핵심 구성 요소로 사용 되는 5-DOF 교묘한 로봇 조작의 상세 설계 및 조립 방법 제시. 여러 경량 3D 인쇄 링크, 주문 품 공동 메커니즘 및 내장 안전 클러치 조작자에 의하여 이루어져 있다. DOFs의 특정 배열 프로브 조정, 환자와 충돌 하지 않고 작은 영역에 간편 하 고 안전한 작업을 허용에 대 한 완전 한 유연성을 제공 합니다. 제안 된 멀티-DOF 조작 완전히 활성화 DOFs 미국 검색을 수행 하는 완전 한 미국 로봇을 형성 하기 위하여 모든 기존의 3-DOF 글로벌 위치 지정 메커니즘 환자와 접촉 하는 주요 구성 요소를 간단 하 게 장착할 수 대로 작동을 목표로 하고있다.

<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

높은 정밀도, 손 재주, 및 반복성에 대 한 가능성, 자기 추적된 로봇 시스템 실시간 초음파의 수집을 지원 하기 위해 사용할 수 있습니다. 그러나, 여분 물질적인 초음파를 위한 로봇의 제한 된 숫자는 임상 사용에 성공적으로 번역 되었습니다. 이 연구에서 우리는 경량 이며 소형 풋프린트는 여분 물질적인 초음파 검사에 대 한 맞춤형된 로봇 조작자를 구축 하고자 합니다. 로봇 5 특수 모양의 링크 및 프로브 조작, 환자의 안전을 보장 하기 위해 중복의 자유도와 모션의 필요한 범위를 커버 하는 주문 품 공동 메커니즘에 의해 형성 된다. 기계 안전은 환자에 게 적용 되는 힘을 제한 하는 클러치 메커니즘으로 강조 됩니다. 디자인, 결과로 조작자의 총 무게 미만 2 k g 이며 조작자의 길이 약 25cm. 디자인 구현 및 시뮬레이션, 팬텀, 그리고 자원 봉사 연구, 모션, 미세 조정, 기계적 안정성 및 클러치의 안전 작동을 할 수 있는 능력의 범위를 확인 하기 위해 수행 되었습니다. 이 문서는 일러스트 디자인 및 어셈블리 방법 설계 및 구현 맞춤형된 로봇 초음파 조작자의을 자세히 설명 합니다. 디자인 기능 및 임상 경험의 시스템을 사용 하 여 테스트 결과 표시 됩니다. 그것은 현재 제안 된 로봇 조작 여분 물질적인 초음파 검사에 대 한 맞춤된 시스템으로 요구 사항을 충족 하 고 임상 사용으로 번역 될 큰 잠재력을가지고 체결 됩니다.

프로토콜, 다음 결과 시스템이입니다 5 특수 모양의 링크 (L0 L4)와 5 개의 revolute 관절 (J1 J5) 로봇 조작 이동 누른 로컬 기울이기 미국 프로브 (그림 8). 최고 회전 조인트 (J1), 4 개의 모터에 의해 작동 하는 기어 메커니즘 회전할 수는 다음 구조를 위쪽, 아래쪽, 및 복 부의 측면 같은 스캐닝 영역의 다른 측면으로...

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

설계 및 구현 맞춤형된 로봇 조작 여분 물질적인 초음파에 대 한

이 문서는 설계 및 여분 물질적인 초음파 검사에 대 한 맞춤형된 로봇 조작자의 구현 소개합니다. 시스템 3D 인쇄 및 안전 관리에 대 한 기계적인 클러치에 의해 가벼운 관절 5 자유도 있다.

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

우리는 스포크 로봇 조작기 여분의 신체 초음파를 개발하여 임상 사용으로 전환하는 것을 목표로합니다. 초음파 진단을 위한 로봇 시스템의 사용은 잠재적으로 의학적 진단을 향상시킬 수 있습니다. 조작기는 리드 중량으로 구성되므로 인쇄 가능한 것들은 기계식 클러치가 특징인 플라스틱에서 멀리 떨어져 있습니다.클러치는 전기 시스템과 정수 논리와 독립적입니다. 로봇 초음파 조작자는 반복적인 긴장 상해의 리스크를 감소시키기 위하여 Stenographers에 의해 이용될 수 있습니다. 이 시스템은 초음파 진단에도 사용할 수 있습니다.조작기는 초음파 사전 조정을위한 완전한 유연성을 제공하여 작은 영역에서 쉽고 안전한 작동을 허용합니다. 잠재적으로 다른 의료 기기를 조작하는 데 사용할 수도 있습니다. 시작하려면 이 문서의 보충 자료에 제공된 STL 파일을 사용하고 모든 링크와 이펙터를 인쇄합니다.자신의 3D 프린터 또는 3D 인쇄 서비스를 사용하여 ABS PLA 또는 나일론을 사용하여 인쇄할 수 있습니다. 또한 나일론을 사용하여 여기에 표시된 모든 필요한 추가 구성 요소를 인쇄하십시오. 필요에 따라 3D 프린팅에서 남은 지지 재료를 제거하고 인쇄된 모든 플라스틱 부품을 연마 도구로 연마합니다.20개의 톱니 스퍼 기어를 4개의 소형 기어드 스테퍼 모터에 부착합니다. 그런 다음 스테퍼 모터를 링크 제로의 산 구멍에 놓고 나사로 장착합니다. 다음으로 2개의 37mm 외부 직경 베어링을 링크 0의 베어링 하우징에 넣습니다.그런 다음 링크 1의 육각형 키에 120 개의 치아 유형 A 스퍼 기어를 고정하십시오. 이제 링크 1에 샤프트를 링크 제로의 샤프트 구멍에 삽입하고 4 개의 작은 구동 스퍼 기어와 대형 구동 스퍼 기어가 결합됩니다. 그런 다음 샤프트 칼라를 조립하여 샤프트를 고정하고 유지합니다.다른 4개의 작은 기어드 스테퍼 모터에 20개의 톱니 스퍼 기어를 부착합니다. 그런 다음 스테퍼 모터를 링크 1의 장착 캐비티에 넣고 나사로 장착합니다. 다음으로 237mm 외부 직경 베어링에 2개의 120개의 치아 타입 B 스퍼 기어를 부착합니다.120개의 치아 타입 B 스퍼 기어가 모터에 장착된 20개의 치아 스퍼 기어와 결합되는 동안 링크 1의 기어 캐비티에 배치합니다. 2개의 120개의 치아 타입 B 스퍼 기어의 쉬운 위치를 허용하기 위해 필요한 경우 모터를 나사로 풀고, 모터를 나사로 조이고 있습니다. 기어를 위치에 놓고, 링크를 정렬하고 2개를 연결하고, 베어링과 볼 스프링 배를 링크 2의 클러치 구멍에 삽입합니다.두 개의 라운드 클러치 커버가 스프링을 정렬하고 스프링을 클러치 메커니즘에 밀어 넣고 사전 로딩을 위해 M6 볼트를 링크 1개와 2개의 보어에 삽입합니다. 마지막으로 어셈블리를 다른 쪽으로 회전시키고 이 쪽을 위해 4.3 단계를 반복합니다. 너트를 M6 볼트에 부착하여 어셈블리를 고정합니다.20개의 톱니 스퍼 기어를 두 개의 더 작은 기어드 스테퍼 모터에 부착한 다음 스테퍼 모터를 링크 2의 장착 캐비티에 넣고 나사로 장착합니다. 다음으로 120개의 치아 타입-c 스퍼 기어의 베어링 하우징에 37mm 바깥 직경 베어링베어링을 놓습니다. 또한 32mm 바깥쪽 직경 베어링을 링크 3의 베어링 하우징에 넣습니다.필요한 경우 추가 나사를 사용하여 링크 3의 육각형 키홀로 큰 스퍼 기어를 고정하십시오. 그런 다음 크고 큰 스퍼 기어가 관여하는 동안, 링크 2에 샤프트를 큰 스퍼 기어의 Boers에 삽입하고 3개를 연결합니다. 두 개의 작은 기어드 스테퍼 모터를 Link 3의 장착 캐비티에 넣고 나사로 장착합니다.그런 다음 8mm 외부 직경 베어링을 링크 4의 베어링 하우징에 넣습니다. 20 개의 치아 긴 스퍼 기어를 두 개의 작은 스테퍼 모터에 장착하십시오. 구동 140 14베벨 기어를 링크 4의 압출에 배치합니다.18개의 톱니 베벨 기어를 두 개의 소형 기어드 스테퍼 모터에 부착합니다. 그런 다음 스테퍼 모터를 링크 4의 장착 캐비티에 넣고 나사로 장착합니다. 마지막으로 M5 샤프트를 링크 3의 샤프트 구멍에 삽입하고 두 개의 링크가 정렬된 후 4개를 연결합니다.링크 4개 매치에 내장된 맥주 구조를 20개의 치아 롱 스퍼 기어와 유지합니다. 마지막으로 엔드 이펙터를 큰 베벨 기어의 키웨이에 삽입한 다음 끝 이펙터 색상이 나사로 나사로 끝 이펙터를 수직으로 배치합니다. 여기에 조립된 로봇 조작기는 5개의 특수 모양의 링크와 미국 프로브의 이동, 유지 및 로컬 기울기위한 5 개의 리볼트 조인트가 있습니다.프로브는 어떤 각도로 축으로 회전할 수 있습니다. 0도, 수평까지 110도 사이의 표면 각도를 따라 어떤 방향으로도 기울어져 있습니다. 그리고 직경 이 360밀리미터의 원 안에 배치됩니다.제안된 로봇 미국 조작장치를 사용할 때 남은 글로벌 포지셔닝 메커니즘의 작은 움직임만으로 광범위한 프로브 위치에 도달해야 합니다. 여기서 시뮬레이션은 복부 팬텀 주위의 위치에 있는 로봇을 보여주며, 복부의 양면과 상단에 있는 다양한 위치에 도달할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 단계를 수행할 때는 주행 및 주행 기어가 작동 메커니즘을 제대로 작동하도록 제대로 작동해야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.이 절차에 따라, 우리는 잠재적으로 보유에 대한 현명한 강도로 변환 할 수 있습니다 로봇 조작기 원래 의 설계를 조립 할 수 있습니다, 다른 복부, 수술 장치를 배치. 제안된 조작기를 사용하여, 연구원은 지금 로봇 초음파 기술의 잠재적인 임상 사용을 탐구하고 진단 결과를 향상시키기 위하여 다른 저작된 모드로 실험하는 경량 장치를 가지고 있습니다.

Research

JoVE Journal

Engineering

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Nanodetection에 대한 참조 간섭계의 구현

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

연구

공학

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

메탄 배출량의 정량화를위한​​ 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

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

로봇 플랫폼은 캘리포니아 바다 사자의 Foreflipper를 공부하기

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

3 차원 초음파 바늘 팁 광섬유 초음파 수신기와 함께 추적

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

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

자극된 라만 산란을 기반으로 한 비선형 현미경 구현

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

유도 된 식물 성장을위한 로봇 감지 및 자극 제공

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

디지털 이미지 상관 관계를 사용하여 용접된 시편의 공진 피로 테스트에서 균열 모니터링

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

Gecko에서 영감을 받은 소프트 로봇의 제조, 제어 및 성능 평가

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

전기 가변 변위 펌프의 예비 설계를 위한 모델링 및 시뮬레이션 방법

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