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

Detta arbete var stöds av Wellcome Trust IEH Award [102431] och Wellcome/EPSRC centrum för medicinsk teknik [WT203148/Z/16/Z]. Författarna erkänner finansiellt stöd från Institutionen för hälsa via National Institute for Health Research (NIHR) omfattande Biomedical Research Centre award till killens & St Thomas' NHS Foundation Trust i samarbete med King's College London och King's College Hospital NHS Foundation Trust.

1. beredning av varje länk, slutet-effektor och ytterligare komponenter,
<ol><li>Skriva ut alla länkar (L0, L1, L2, L3och L4) och de slut-effektor som visas i figur 1, med akrylnitril butadien styren (ABS) plast, polylactic acid (PLA) plast eller nylon, med en 3D-utskrift service. Använda den. STL-filer som avses i de Kompletterande material vid utskrift. Obs: Ändringar i form och omfattningen av varje del kan g...

<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>

Till skillnad från många andra industriella robotar som har översatts till medicinska tillämpningar, var föreslagna robotic manipulatorn beskrivs i protokollet särskilt utformad för amerikanska undersökningar enligt kliniska krav för rörelseomfång, tillämpning av kraft och säkerhetsledning. Lätta robotic manipulatorn själv har ett brett utbud av rörelser tillräckligt för de flesta extra kroppsliga US skanning, utan behov av stora rörelser av mekanismen för global positionering. Som närmast mekanisk s...

Ett extra kroppsliga robotic ultraljud (US) system refererar till konfigurationen där en robotarm-system används för att hålla och manipulera en US sond för externa undersökningar, inklusive dess användning inom hjärt, kärl, obstetrisk och allmänna buk imaging1 . Användningen av sådana ett robotsystem är motiverad av utmaningarna som manuellt hålla och manipulera en US sond, exempelvis utmaningen att hitta amerikanska standardvyer krävs av kliniska imaging protokoll och risken för repetitiva stam skada2, 3,4, och också av oss screeningprogram behov, exempelvis kravet på upplevt sonografer för att vara på plats5,6. Med eftertryck på olika funktioner och målet anatomier, har flera amerikansk robotsystem, som granskas i tidigare verk1,7,8, införts sedan 1990-talet, att förbättra olika aspekter av US undersökning (t.ex., långväga teleoperation9,10,11,12, samt robot-operatör interaktion och reglerteknik)13, 14. Förutom de robotsystem US används för diagnostiska ändamål, fokuserade robotic hög intensitet ultraljud (HIFU) system för syften behandling har undersökts allmänt som sammanfattas av Priester et al. 1, med vissa senaste verk15,16 rapportering de senaste framstegen.
Även om flera amerikansk robotsystem har utvecklats med förhållandevis pålitlig teknik för kontroll och klinisk drift, har endast ett fåtal av dem framgångsrikt översatts till klinisk användning, såsom ett kommersiellt tillgängliga tele-ultraljud system 17. en möjlig orsak är den låga nivån för godkännande av stora industriella utseende robotar arbetar i en klinisk miljö, från synpunkt av både patienter och sonografer. Dessutom för säkerhetsarbetet åberopa majoriteten av de befintliga amerikanska robotarna force-sensorer för att övervaka och kontrollera den tillämpade trycket till US sonden, medan mer grundläggande mekaniska säkerhetsmekanismer för att begränsa kraften passivt inte är vanligtvis tillgängliga . Detta kan också orsaka oro när översätta till klinisk användning som säkerheten robot verksamheten skulle vara rent beroende av elektriska system och programvarulogik.
Med de senaste framstegen i 3D skulle kunna utskrift tekniker, speciellt formad plast länkar med skräddarsydda gemensamma mekanismer ge en ny möjlighet för utveckla skräddarsydda medicinska robotar. Noggrant utformade lättviktskomponenter med ett kompakt utseende kunde förbättra klinisk acceptans. Specifikt för amerikanska undersökning, bör en skräddarsydd medicinsk robot som syftar till att översätts till klinisk användning vara kompakt, med tillräckligt frihetsgrader (DOFs) och rörelseomfång att täcka regionen i intresse av en scan; till exempel buk ytan, inklusive både i toppen och på sidorna av magen. Dessutom bör roboten omfattar också förmågan att utföra finjusteringar av US sonden i ett lokalt område, när du försöker att optimera en USA-vy. Detta inkluderar vanligtvis vippande rörelser av sonden inom ett visst intervall, som föreslagits av Essomba et al. 18 och Bassit19. För att ytterligare hantera säkerhetsproblemen, förväntas det att systemet bör ha passiva mekaniska säkerhetsdetaljer som är oberoende av elektriska system och programvarulogik.
I detta papper presentera vi metoden för detaljerad utformning och montering av en 5-DOF fingerfärdiga robotic manipulator, som används som en viktig del av en extra kroppsliga amerikansk robotsystem. Manipulatorn består av flera lätta 3D-printable länkar, skräddarsydda gemensamma mekanismer och en inbyggd säkerhetskoppling. Den särskilda ordningen av DOFs ger full flexibilitet för sonden justeringar, möjliggör enkel och säker verksamhet i ett litet område utan att kollidera med patienten. Föreslagna multi-DOF manipulatorn syftar till att fungera som den viktigaste komponenten som är i kontakt med patienter och det kan enkelt fästas med någon konventionell 3-DOF global positioning mekanism att bilda en komplett USA robot med fullt aktiv DOFs utföra en genomsökning av USA.

<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 potential för hög precision, fingerfärdighet och repeterbarhet, kan ett själv spårade robotsystem användas för att hjälpa förvärvet av realtid ultraljud. Dock har begränsat antal robotar utformad för extra kroppsliga ultraljud översatts korrekt till klinisk användning. I denna studie vill vi bygga en skräddarsydd robotic manipulator för extra kroppsliga ultraljudsundersökning, som är lätta och har ett litet fotavtryck. Roboten bildas av fem specialformade länkar och skräddarsydda gemensamma mekanismer för sonden manipulation, att täcka de nödvändiga rörelseomfång med redundanta frihetsgrader att säkerställa patientens säkerhet. Mekanisk säkerhet framhävs med en kopplingsmekanism, att begränsa den kraft som anbringas till patienter. Till följd av konstruktion, manipulatorn totala vikt är mindre än 2 kg och längden på manipulatorn är ca 25 cm. Designen har genomförts, och simulering, phantom och frivilliga studier, för att validera rörelseomfång, förmågan att göra finjusteringar, mekanisk tillförlitlighet och säker drift av kopplingen. Detta papper Detaljer utformningen och genomförandet av den skräddarsydda robotic ultraljud manipulatorn, med design och montering metoder illustrerad. Test resultat att demonstrera designfunktioner och klinisk erfarenhet av att använda systemet presenteras. Slutsatsen är att den nuvarande föreslagna robotic manipulatorn uppfyller kraven som skräddarsydda system för extra kroppsliga ultraljudsundersökning och har stor potential att översättas till klinisk användning.

Efter protokollet är resulterande systemet en robotic manipulator med fem specialformade länkar (L0 L4) och fem bakåtrullade leder (J1 -J5) för att flytta, holding, och lokalt luta en US sond (figur 8). Det översta rotation gemensamt (J1), med växel mekanismer aktiveras av fyra motorer, kan rotera följande strukturer 360 °, för att tillåta amerikanska sonden pekar mot olika sidor av skanningsomr...

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 och implementering av en skräddarsydd Robotic Manipulator för extra kroppsliga ultraljud

Detta paper introducerar utformningen och genomförandet av en skräddarsydd robotic manipulator för extra kroppsliga ultraljudsundersökning. Systemet har fem grader av frihet med lätta leder gjorts av 3D-utskrifter och en mekanisk koppling för säkerhetsorganisation.

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 utvecklade en ekande robot manipulator extra kroppsliga ultraljud, som syftar till att översätta till klinisk användning. Användningen av robotsystem för ultraljud diagnos, kan potentiellt förbättra medicinsk diagnos. Manipulatorn består av blyvikt, så de utskrivbara sakerna, bort från plast som en mekanisk koppling, funktionen.Kopplingen är oberoende av elektriska system och suferal logik. Roboten ultraljud manipulator kan användas av Stenographers att minska risken för förslitningsskador. Systemet kan också användas för en ultraljudsdiagnos.Den manipulator ger full flexibilitet för ultraljud pre justeringar, vilket möjliggör enkel och säker drift i ett litet område. Potentiellt kan det också användas för att manipulera andra medicintekniska produkter. Till att börja med använder du STL-filerna som finns i tilläggsmaterialen för den här artikeln, och skriver ut alla länkar och effektorn visas här.Skriv ut med hjälp av ABS PLA eller nylon med hjälp av din egen 3D-skrivare, eller en 3D-utskriftstjänst. Använd även nylon för att skriva ut alla nödvändiga ytterligare komponenter som visas här. Efter behov ta bort alla stödmaterial kvar från 3D-utskrift, och polera alla tryckta plastdelar med polerverktyg.Fäst 20 tänder sporra växlar till fyra små inriktad stegmotorer. Placera sedan stegmotorerna i bergshålorna i länk noll och montera dem med skruvar. Nästa plats de två 37 millimeters yttre diameter lager i lagerhusen av länk noll.Sedan säkra 120 tänder typ A sporre redskap på hexagon nyckeln till länk ett. Nu sätter in axeln på länk ett i axeln hålet på länk noll med de fyra små drivande sporre växlar, och den stora driven sporre redskap inkopplad. Montera sedan axelkragen för att säkra och behålla skaftet.Fäst 20 tänder sporrar växlar till ytterligare fyra små inriktade stegmotorer. Placera sedan stegmotorerna i monteringshålorna i länk ett och montera dem med skruvar. Nästa fästa de två 120 tänder typ B sporre växlar till 237 millimeters yttre diameter lager.Placera dem i växelhålorna i länk ett, medan 120 tänder typ B sporre redskap är engagerad med 20 tänder sporre växlar monterade på motorerna. Skruva ur, och skruva om motorn om det behövs för att möjliggöra enkel positionering av de två 120 tänderna typ B sporre redskap. Sätt växlarna i position, rikta länk ett och länka två, och sätt in lagret och en kula våren päron i kopplingen hål i länk två.Med de två runda kopplingsskydden som riktar in och trycker in fjädern i kopplingsmekanismen för förlastning, sätt in en M6-bult i borrarna av länk ett och två. Rotera slutligen monteringen till andra sidan, och upprepa steg 4.3 för denna sida. Säkra monteringen genom att fästa en mutter på M6-bulten.Fäst 20 tandsporreväxlar till ytterligare två små inriktade stegmotorer, placera sedan stegmotorerna i monteringshålorna i länk två, och montera dem med skruvar. Nästa plats en 37 millimeters ytterdiameter bäring i lagerhuset av 120 tänder typ-c sporre redskap. Placera också en 32 millimeters yttre diameter bäring i lagerhuset av länk tre.Säkra den stora sporre redskap i hexagon nyckelhålet av länk tre, med hjälp av ytterligare skruvar om det behövs. Sedan, medan de små och de stora sporre växlar inkopplade, sätt in axeln på länk två i Boers på den stora sporre redskap och länk tre. Placera de två små inriktade stegmotorerna i monteringshålorna i Link tre, och montera dem med skruvar.Placera sedan 8 millimeters yttre diameter lager i lagerhusen i länk fyra. Montera 20 tänder lång sporre redskap på de två små stegmotorer. Placera den drivna 140 14:e avfasningsväxeln på strängpressningen av länk fyra.Fäst 18 tänder fasning växlar till två små inriktad stegmotorer. Placera sedan stegmotorerna i monteringshålorna i länk fyra, och montera dem med skruvar. Sätt slutligen in M5-axeln i axelhålet på länk tre och länk fyra, efter att de två länkarna är inriktade.Se till att den inbyggda driven öl strukturer på länk fyra matcher med 20 tänder lång sporre redskap. Slutligen sätt in ändeffektor i keyway av den stora avfasningsväxeln sedan vertikalt placera slutet effektor med slutet effektor färg skruvas på den. Robotmanipulatorn som monteras här har fem specialformade länkar, och fem revolutleder för att flytta, hålla och lokalt luta en amerikansk sond.Sonden kan roteras axiellt till valfri vinkel. Lutas för att följa en ytvinkel mellan noll grader, och 110 grader mot horisontalplanet i valfri riktning. Och placerad inom en cirkel, med en diameter på 360 millimeter.Ett stort utbud av sond positioner nås med endast små rörelser av den återstående globala positionering mekanism, när du använder den föreslagna robotsystem oss manipulator. Här visar en simulering roboten i positioner runt en bukfantom, vilket visar att den kan nå runt båda sidor av buken och en rad positioner på toppen. När du utför dessa steg, är det viktigt att komma ihåg att körningen, och körväxlar måste vara ordentligt engagerade för mekanismen ska fungera.Efter detta förfarande kan vi montera robotmanipulator ursprungliga design för kan potentiellt omvandlas till en robity klokt för att hålla, och positionering andra buken, kirurgiska enheter. Med hjälp av den föreslagna manipulatorn har forskarna nu en lätt enhet för att utforska de potentiella kliniska användningsområdena för robotultraljudsteknik, och för att experimentera med olika författade lägen för att förbättra det diagnostiska resultatet.

Research

JoVE Journal

Engineering

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Genomförande av en referens Interferometer för 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

Utformning och användning av en fullflödesprovtagningssystemet (FFS) för kvantifiering av metanutsläpp

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 Robotic plattform för att studera Foreflipper i Kalifornien sjölejon

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

Tredimensionellt ultraljud nål spets spårning med en fiberoptisk ultraljud mottagare

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 och tillverkning av en kryssare klass Solar fordon

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 ett ickelinjärt Mikroskop baserat på stimulerad Raman-spridning

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 och stimuli avsättning för guidad växt tillväxt

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

Sprickövervakning i resonans utmattningsprovning av svetsade preparat med digital bild korrelation

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

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

Tillverkning, kontroll, och prestanda utvärdering av en Gecko-Inspirerad Soft Robot

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

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

En modellerings- och simuleringsmetod för preliminär design av en elektrovariabel förskjutningspump

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