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 arbeidet ble støttet av Wellcome Trust IEH prisen [102431] og Wellcome/EPSRC sentrum for medisinsk Engineering [WT203148/Z/16/Z]. Forfatterne bekrefter økonomisk støtte fra Helsedepartementet via National Institute for Health Research (NIHR) omfattende Biomedical Research Centre prisen til guys og St. Thomas' NHS Foundation Trust i samarbeid med King's College London og King's College Hospital NHS Foundation Trust.

1. utarbeidelse av hver Link, End-effektor og tilleggskomponenter
<ol><li>Skrive ut alle koblingene (L0L1, L2, L3og L4) og slutten-effektor som vist i figur 1, med akrylonitril butadien styren (ABS) plast, polylactic syre (PLA) plast eller nylon, bruke en 3D-utskrift tjenesten. Bruk den. STL-filer som leveres i Supplerende materiale ved utskrift. Merk: I form og omfanget av hver del kan endringer basert på de angit...

<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 motsetning til mange andre industrielle roboter som har blitt oversatt til medisinske anvendelser, var foreslåtte robot manipulatoren beskrevet i protokollen spesielt designet for amerikanske eksamen etter kliniske behov for omfanget av bevegelse, Bruk av makt, og sikkerhetsledelse. Lett robot manipulatoren selv har et bredt spekter av bevegelser tilstrekkelig for de fleste ekstra kroppslige amerikanske skanning, uten behov for store bevegelser av globale posisjonering mekanismen. Som nærmeste mekanisk strukturen til...

En ekstra kroppslige robot ultralyd (USA) system refererer til konfigurasjonen som en robot-system er benyttet for å holde og manipulere en US undersøke for eksterne undersøkelser, inkludert bruken i hjerte, vaskulær, obstetrikk og generell abdominal bildebehandling1 . Bruk av slike a robotic systemet er motivert av utfordringer manuelt holder og manipulere en amerikansk sonde, for eksempel utfordringen med å finne USA-standardvisninger som kreves av kliniske tenkelig protokoller og risikoen for repeterende belastning skade2, 3,4, og også av behovene til oss screening programmer, for eksempel behovet for erfarne sonographers å være på stedet5,6. Med vektlegging på ulike funksjonaliteter og målet anatomi, har flere robotic amerikanske systemer, som omtalt i tidligere works1,7,8, innført siden 1990 å forbedre ulike aspekter av USA eksamen (f.eks, langdistanse teleoperation9,10,11,12, samt robot-operatør og automatisk)13, 14. i tillegg til den robot USA som brukes for diagnoseformål, robot høyintensiv fokusert ultralyd (HIFU) systemer for behandling formål er mye gransket som oppsummert av Priester et al. 1, med noen nylige arbeider15,16 rapportering den nyeste utviklingen.
Selv om flere robotic amerikanske systemer er utviklet med relativt pålitelig teknologi for kontroll og klinisk drift, er bare noen få av dem vellykket oversatt til klinisk bruk, for eksempel en kommersielt tilgjengelig tele-ultralyd 17. en mulig årsak er lavt nivå av aksept for store industrielle utseende roboter jobber i et klinisk miljø, fra synspunkt av både pasienter og sonographers. I tillegg for sikkerhetsledelse stole fleste eksisterende amerikanske robotene på kraft sensorer for å overvåke og kontrollere brukt press på amerikanske sonde, mens mer grunnleggende mekanisk sikkerhetsmekanismer å begrense styrken passivt ikke er vanligvis tilgjengelig . Dette kan også forårsake bekymringer når oversette til klinisk bruk som sikkerhet for robot operasjon ville være rent avhengig av elektriske systemer og programvare logikk.
Med den nylige fremskritt 3D kan utskrift teknikker, spesielt formet plast koblinger med skreddersydde felles mekanismer gi en ny mulighet for utvikle skreddersydde medisinsk roboter. Nøye utformet komponenter med en kompakt utseende kan forbedre klinisk aksept. Spesielt for amerikanske eksamen, bør en skreddersydd medisinsk robot rettet oversatt til klinisk bruk være kompakt, med nok frihetsgrader (DOFs) og bevegelse å dekke regionen rundt en skanning; for eksempel abdominal overflaten, inkludert både toppen og siden av magen. I tillegg bør roboten også innlemme utøve finjusteringer av amerikanske sonde i et lokalt område, når du prøver å optimalisere en amerikansk visning. Dette inkluderer vanligvis tilting bevegelser av sonden innenfor et bestemt område, som foreslått av Essomba et al. 18 og Bassit19. For å ytterligere adresse sikkerhet bekymringer, forventes det at systemet skal ha passive mekanisk sikkerhetsfunksjoner som er uavhengig av elektriske systemer og programvare logikk.
I dette papiret presentere vi detaljert design og montering metoden av en 5-DOF fingernem robot manipulator, som brukes som nøkkelen komponenten av en ekstra kroppslige robot amerikanske systemet. Manipulatoren består av flere lett 3D-printable koblinger, skreddersydde felles mekanismer og en innebygd sikkerhetskobling. Bestemt ordningen med DOFs gir full fleksibilitet for sonden justeringer, tillater enkel og sikker drift i et lite område uten å kollidere med pasienten. Foreslåtte multi-DOF manipulatoren skal fungere som den viktigste komponenten som er i kontakt med pasienter og det kan knyttes bare til noen konvensjonelle 3-DOF globale posisjonering mekanisme til en komplett amerikansk robot med fullt aktive DOFs å utføre en USA-skanning.

<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 potensial for høy presisjon og behendighet repeterbarhet, kan en selvstendig spores robot-system være ansatt å hjelpe oppkjøpet av sanntids ultralyd. Imidlertid er begrenset antall roboter designet for ekstra kroppslige ultralyd ble oversatt til klinisk bruk. I denne studien har vi som mål å bygge en skreddersydd robot manipulator for ekstra kroppslige ultralyd undersøkelse, som er lette og har en liten plass. Roboten er dannet av fem spesielt formet koblinger og skreddersydde felles mekanismer for sonden manipulasjon, å dekke de nødvendige bevegelsesutslag med redundant grader av frihet å sikre pasientens sikkerhet. Mekanisk sikkerhet er understreket med en clutch mekanisme, begrense kraften til pasienter. Som følge av design, totalvekt manipulatoren er mindre enn 2 kg og manipulatoren er ca 25 cm. Utformingen er implementert, og simulering, phantom og frivillige studier er utført, for å validere bevegelsesområdet, muligheten til å foreta finjusteringer, mekanisk pålitelighet og sikker drift av clutch. Dette papiret detaljer design og implementering av skreddersydde robot ultralyd manipulator, med design og montering metoder illustrert. Testing resultater å vise design funksjoner og klinisk erfaring ved bruk av systemet presenteres. Det er konkludert med at gjeldende foreslåtte robot manipulatoren oppfyller kravene som skreddersydde system for ekstra kroppslige ultralyd undersøkelse og har stor muligheter å bli oversatt til klinisk bruk.

Etter protokollen er resulterende systemet en robot manipulator med fem spesielt formet koblinger (L0 L4) og fem revolute ledd (J1 til J5) for å flytte, holde, og lokalt vippe en amerikansk sonde (Figur 8). Topp rotasjon felles (J-1), med utstyr mekanismer actuated av fire motorer, kan rotere følgende strukturer 360 °, å tillate amerikanske sonden å peke mot ulike sider av skanneområdet, som topp, b...

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 av en skreddersydd robot Manipulator for ekstra kroppslige ultralyd

Dette papiret introduserer utforming og gjennomføring av en skreddersydd robot manipulator for ekstra kroppslige ultralyd undersøkelse. Systemet har fem grader av frihet med lette skjøter laget av 3D-utskrift og en mekanisk clutch for administrasjon av sikkerhet.

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 utviklet en snakket robotmanipulator ekstra korporal ultralyd, som vil sikte på å oversette til klinisk bruk. Bruken av robotsystemer for ultralyddiagnose, kan potensielt forbedre medisinsk diagnose. Manipulatoren består av blyvekt, så de utskrivbare tingene, vekk fra plast som en mekanisk clutch, har.Clutchen er uavhengig av elektriske systemer og suferal logikk. Robot ultralydmanipulatoren kan brukes av stenografer for å redusere risikoen for repeterende belastningsskade. Systemet kan også brukes til en ultralyddiagnose.Manipulatoren gir full fleksibilitet for ultralydforjusteringer, slik at enkel og sikker drift i et lite område. Potensielt kan den også brukes til å manipulere andre medisinske enheter. For å begynne, bruk STL-filene som er gitt i tilleggsmaterialet for denne artikkelen, og skriv ut alle koblingene og effektoren vises her.Skriv ut med ABS PLA eller nylon med din egen 3D-skriver, eller en 3D-utskriftstjeneste. Bruk også nylon til å skrive ut alle nødvendige tilleggskomponenter som vises her. Fjern etter behov eventuelle støttematerialer som er igjen fra 3D-utskriften, og poler alle de trykte plastdelene med poleringsverktøy.Fest 20 tenner anspore gir til fire små gir stepper motorer. Plasser deretter steppermotorene i fjellhulene på link null og monter dem med skruer. Deretter plasserer de to 37 millimeter ytre diameter lagrene inn i lagerhusene til link null.Deretter sikre 120 tenner type A anspore utstyr på sekskantnøkkelen av link en. Sett nå akselen på link en inn i akselhullet på link null med de fire små kjørespor gir, og den store drevet sporutstyr engasjert. Monter deretter akselkragen for å feste og beholde akselen.Fest 20 tenner anspore gir til ytterligere fire små giret stepper motorer. Plasser deretter steppermotorene i monteringshulrom av link en og monter dem med skruer. Deretter feste de to 120 tenner type B anspore tannhjul til 237 millimeter ytre diameter lagrene.Plasser dem i girhulene til kobling en, mens 120 tenner type B anspore utstyr er engasjert med 20 tenner anspore tannhjul montert på motorene. Skru av motoren om nødvendig for å la den enkle plasseringen av de to 120 tennene type B anspore gir. Sett girene på plass, juster koble en og koble to, og sett kulelageret og en kulefjærpærer inn i clutchhullene i kobling to.Med de to runde clutchdekslene justere og skyve fjæren inn i clutchmekanismen for forhåndslasting, sett en M6 bolt inn i boringene av koblingen en og to. Roter til slutt enheten til den andre siden, og gjenta trinn 4.3 for denne siden. Fest enheten ved å feste en mutter til M6-bolten.Fest 20 tannsporgir til to små girede steppermotorer, og plasser deretter steppermotorene i monteringshulene til kobling to, og monter dem med skruer. Deretter plasserer du en 37 millimeter ytre diameter som bærer inn i lagerhuset til 120 tenner type-c anspore utstyr. Plasser også en 32 millimeter ytre diameter peiling i lagerhuset til kobling tre.Fest det store sporgiret inn i sekskantnøkkelhullet på kobling tre, ved hjelp av ekstra skruer om nødvendig. Deretter, mens de små og de store spor gir engasjert, sette akselen på link to inn boers på den store anspore utstyr og koble tre. Plasser de to små girtrinnsmotorene i monteringshulrommene på Link tre, og monter dem med skruer.Plasser deretter de 8 millimeter ytre diameterlagrene i lagerhusene til kobling fire. Monter det 20 tenner lange ansporet gir på de to små steppermotorene. Plasser det drevne 140 14. skrågiret på ekstrudering av kobling fire.Fest 18 tanngir til to små girede steppermotorer. Plasser deretter steppermotorene i monteringsgrottene til kobling fire, og monter dem med skruer. Sett til slutt M5-akselen inn i akselhullet på kobling tre og koble fire, etter at de to koblingene er justert.Sørg for de innebygde drevne ølstrukturene på link fire kamper med 20 tenner lang anspore utstyr. Sett til slutt endeeffektoren inn i nøkkelveien til det store skrågiret, og plasser deretter endeeffektoren vertikalt med endeeffektorfargen skrudd på den. Robotmanipulatoren som er montert her, har fem spesialformede koblinger, og fem revolut-ledd for flytting, holding og lokalt vippe av en amerikansk sonde.Sonden kan roteres aksiært til alle vinkler. Vippet for å følge en overflatevinkel mellom null grader, og 110 grader til horisontalen i alle retninger. Og plassert i en sirkel, med en diameter på 360 millimeter.Et stort utvalg av sondeposisjoner nås med bare små bevegelser av den gjenværende globale posisjoneringsmekanismen, når du bruker den foreslåtte roboten oss manipulator. Her viser en simulering roboten i posisjoner rundt et abdominalt fantom, som viser at den er i stand til å nå rundt begge sider av magen og en rekke posisjoner på toppen. Når du utfører disse trinnene, er det viktig å huske at kjøringen, og kjørehjulene må være riktig engasjert for at mekanismen skal fungere.Etter denne prosedyren kan vi montere robotmanipulator original design for kan potensielt konverteres til en robity klok for å holde, og posisjonere andre abdominale, kirurgiske enheter. Ved hjelp av den foreslåtte manipulatoren har forskerne nå en lett enhet for å utforske den potensielle kliniske bruken av robot ultralydteknologi, og å eksperimentere med forskjellige forfattet modus for å forbedre det diagnostiske resultatet.

Research

JoVE Journal

Engineering

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Implementering av et referanse 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 bruk av en Full Flow Sampling System (FFS) for kvantifisering av metanutslipp

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 plattform å studere Foreflipper av 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

Tredimensjonale ultralyd nål tips sporing med fiberoptisk ultralyd mottaker

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 produksjon av en Cruiser klasse Solar kjøretøy

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

Implementering av et ikke-lineær mikroskop basert på stimulert 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

Robotic sensing og stimuli avsetning for guidet Plant vekst

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

Sprekk overvåking i resonans fatigue testing av sveiset prøver ved hjelp av digital image korrelasjon

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

Evaluering av en gekko-inspirert myk robot for produksjon, kontroll og ytelse

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 for foreløpig utforming av en elektrovariabel forskyvningspumpe

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