RO135700A0 - Family of modular parallel robots with active translation couplings for uniport surgery - Google Patents
Family of modular parallel robots with active translation couplings for uniport surgery Download PDFInfo
- Publication number
- RO135700A0 RO135700A0 RO202100733A RO202100733A RO135700A0 RO 135700 A0 RO135700 A0 RO 135700A0 RO 202100733 A RO202100733 A RO 202100733A RO 202100733 A RO202100733 A RO 202100733A RO 135700 A0 RO135700 A0 RO 135700A0
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- coupling
- couplings
- translation
- fixed
- active
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Accommodation For Nursing Or Treatment Tables (AREA)
Abstract
Description
Cerere de brevet de invenție Nr.Patent application No.
Data denozitDenied date
Familie de roboți paraleli modulari cu cuple active de translație pentru chirurgia uniportFamily of modular parallel robots with active translational couplers for uniport surgery
Invenția se referă la o familie de roboți paraleli, în construcție modulară, cu șase grade de libertate, care au în componența lor trei lanțuri cinematice identice, fiecare având trei grade de libertate (funcționând în coordonate cilindrice) două cuple active și patru cuple pasive (trei cuple de rotație și o cuplă sferică), care prin mișcarea celor două cuple active de translație de pe fiecare modul, poziționează și orientează în spațiu o platformă mobilă cu șase grade de mobilitate, fixată cu ajutorul unor cuple sferice pe care sunt poziționate trei instrumente chirurgicale minim invazive destinate chirurgiei uniport, instrumentul central (camera laparoscopică) fiind ghidată direct de către platforma mobilă, celelalte două instrumente fiind orientate independent de câte un mecanism de orientare cu două grade de libertate, format din două cuple active de translație și șase cuple pasive (două cuple de rotație concentrice și patru cuple sferice) toate cele trei instrumente având, pe platforma mobilă a robotului, un modul de inserție (materializat printr-o cuplă activă de translație) care acționează întotdeauna în lungul axei longitudinale a instrumentului și realizează translația acestuia. Procedura de chirurgie uniport (SILS - Single Incision Laparoscopic Surgery) este o tehnică derivată din chirurgia minim invazivă (ce presupune realizarea intervenției prin introducerea în corp a unor instrumente și a unei camere laparoscopice prin incizii individuale), tehnica uniport presupunând introducerea tuturor instrumentelor printr-o singură incizie, astfel instrumentele lucrând foarte apropiate unul față de celălalt (10 mm distanță).The invention refers to a family of parallel robots, in modular construction, with six degrees of freedom, which have in their composition three identical kinematic chains, each with three degrees of freedom (operating in cylindrical coordinates), two active couplings and four passive couplings ( three rotation couplings and one spherical coupling), which by moving the two active translational couplings on each module, positions and orients in space a mobile platform with six degrees of mobility, fixed with the help of spherical couplings on which three instruments are positioned minimally invasive surgical devices intended for uniport surgery, the central instrument (laparoscopic camera) being guided directly by the mobile platform, the other two instruments being oriented independently by an orientation mechanism with two degrees of freedom, consisting of two active translational couples and six passive couples (two concentric rotary couplers and four spherical couplers) all three instruments having, on the flat the mobile form of the robot, an insertion module (materialized by an active translational coupler) that always acts along the longitudinal axis of the instrument and performs its translation. The uniport surgery procedure (SILS - Single Incision Laparoscopic Surgery) is a technique derived from minimally invasive surgery (which involves carrying out the intervention by introducing some instruments and a laparoscopic camera into the body through individual incisions), the uniport technique presupposing the introduction of all instruments through a single incision, so the instruments work very close to each other (10 mm distance).
Cele două variante constructive de structuri paralele din cadrul familie de roboți paraleli cu trei lanțuri cinematice lucrând în coordonate cilindrice, folosesc, în prima variantă o poziționare ortogonală a celor trei module cu poziționarea robotului în lateralul mesei de chirurgie, iar în a doua o poziționare echilaterală a modulelor, care sunt amplasate pe un batiu ce se plasează deasupra mesei chirurgicale, permițând o abordare de sus în jos a procedurii chirurgicale. Variantele constructive a structurilor paralele au în componența lor numai cuple active de translație și cuple pasive de rotație și sferice iar prin compunerea mișcărilor celor trei module se realizează poziționarea și orientarea platformei mobile (efectorului final) care ghidează instrumentele în jurul punctelor de inserție. Prin construcția lor, aceste structuri ajută la generarea unui punct de ancorare (RCM- Remote Center of Motion) al instrumentelor datorită faptului că acestea se fixează pe platforma mobilă (efectorul final) al robotului, cele trei brațe fiind legate de efectorul final prin cuple sferice.The two constructive variants of parallel structures within the family of parallel robots with three kinematic chains working in cylindrical coordinates, use, in the first variant, an orthogonal positioning of the three modules with the positioning of the robot on the side of the surgical table, and in the second an equilateral positioning of modules, which are placed on a table that is placed above the surgical table, allowing a top-down approach to the surgical procedure. The constructive variants of the parallel structures have in their composition only active translational couples and passive rotational and spherical couples, and by composing the movements of the three modules, the positioning and orientation of the mobile platform (end effector) that guides the instruments around the insertion points is achieved. By their construction, these structures help to generate an anchor point (RCM- Remote Center of Motion) of the instruments due to the fact that they are fixed on the mobile platform (end effector) of the robot, the three arms being connected to the end effector by spherical couplings .
în literatura de specialitate este prezentat dispozitivul robotic pentru chirurgia uniport, conform brevetului cu nr. US 10,398,520 B2, din data de 03.09.2019. Acest dispozitiv robotic este ghidat de un braț robotic serial și conține cu un tub de ghidare care conține la rândul său trei instrumentein the specialized literature, the robotic device for uniport surgery is presented, according to patent no. US 10,398,520 B2, dated 09/03/2019. This robotic device is guided by a serial robotic arm and contains with a guide tube which in turn contains three instruments
RO 135700 AO /RO 135700 AO /
2Ϋ active (pense, clești) și un laparoscop flexibil. Capul distal al fiecărui instrument activ se poate poziționa având 6 GDL (3 rotații și 3 translații) prin manipularea formei (îndoire) instrumentului flexibil.2Ϋ assets (forceps, forceps) and a flexible laparoscope. The distal head of each active instrument can be positioned having 6 GDLs (3 rotations and 3 translations) by manipulating the shape (bending) of the flexible instrument.
Un alt sistem robotic pentru chirurgia uniport este descris în literatura de specialitate prin brevetul cu nr. US 10,010,375 B2, din data de 03.05.2018. Acest sistem robotic este prevăzut cu mai multe brațe robotice fiecare dintre acestea fiind prevăzute cu o serie de sub-sisteme robotice pentru manipularea instrumentelor active. Pentru evitarea ciocnirilor dintre brațele robotice, este necesar ca brățele sistemului robotic să fie plasate într-o configurație specială pentru chirurgia uniport.Another robotic system for uniport surgery is described in the specialized literature by patent no. US 10,010,375 B2, dated 05/03/2018. This robotic system is provided with several robotic arms each of which is provided with a series of robotic sub-systems for manipulating active instruments. To avoid collisions between the robotic arms, it is necessary to place the arms of the robotic system in a special configuration for uniport surgery.
Dezavantajele specifice ale instrumentelor flexibile cu 6 GDL (precum cele descrise în brevetul nr. US 10,398,520 B2, din data de 03.09.2019) se referă la faptul că forța de manipulare (e.g., manipularea acului în timpul suturii) în anumite configurații ale instrumentelor flexibile poate scădea semnificativ. Mai mult, dezavantajele folosirii unui sistem robotic cu multiple brațe robotice de manipulare (precum soluția descrisă în brevetul nr. US 10,010,375 B2, din data de 03.05.2018), este acela că brațele robotice trebuie configurate specific în procedura de chirurgie uniport (pentru evitarea coliziunilor), fapt ce poate diminua semnificativ spațiul de lucru al robotului în câmpul operator.Specific disadvantages of 6 GDL flexible instruments (such as those described in US Patent No. 10,398,520 B2, dated 09/03/2019) relate to the fact that the handling force (e.g., needle manipulation during suturing) in certain flexible instrument configurations can decrease significantly. Moreover, the disadvantages of using a robotic system with multiple robotic manipulation arms (such as the solution described in patent no. US 10,010,375 B2, dated 05.03.2018), is that the robotic arms must be configured specifically in the uniport surgery procedure (to avoid collisions), which can significantly reduce the robot's working space in the operating field.
Prezenta invenție are ca scop rezolvarea problemelor tehnice menționate mai sus prin: (1) asigurarea forței de manipulare în toate configurațiile instrumentelor active prin adăugarea unor grade de libertate (prin intermediul modulului de orientare a instrumentelor) de orientare a instrumentelor, și (2) asigurarea unui spațiu de lucru optim în câmpul operator prin folosirea unui robot paralel care ghidează o platformă mobilă unică, ce elimină coliziunile, care are montate două platforme de orientare a instrumentelor active, fiecare manipulând cate un instrument flexibil.The present invention aims to solve the technical problems mentioned above by: (1) providing the manipulation force in all configurations of the active instruments by adding some degrees of freedom (via the instrument orientation module) for the orientation of the instruments, and (2) providing an optimal workspace in the operating field by using a parallel robot that guides a unique, collision-eliminating mobile platform, which has two mounted active instrument guidance platforms, each handling a flexible instrument.
Aplicația specifică a familiei de roboți paraleli modulari, din cadrul prezentei invenții, se referă la chirurgia uniport (asistată robotic). în acest tip de chirurgie instrumentele chirurgicale sunt introduse în câmpul operator printr-un singur port introdus în corpul pacientului printr-o incizie unică, spre deosebire de chirurgia laparoscopică (minim invazivă) unde fiecare instrument chirurgical este introdus în câmpul operator printr-o incizie separată. Avantajele specifice ale chirurgiei uniport sunt: a) cosmetice (număr redus de traume tegumentare, cicatrici); b) timp redus de recuperare și spitalizare. Necesitate unui sistem robotic pentru chirurgia uniport este redată de provocările tehnico-medicale ale acestei proceduri. Din cauza folosirii unui singur port de acces în câmpul operator apare fenomenul de forfecare a instrumentelor chirurgicale (chirurgul controlează instrumentul din partea dreaptă în câmpul operator cu mana stângă și vice-versa). Prezenta invenție are avantajul de a utiliza o singură structură pentru ghidarea celor trei instrumente, prin poziționarea acestora evitând orice fel de coliziuni, iar prin utilizarea exclusivă de cuple active de translație structura asigură precizie, rigiditate, scalabilitate și siguranță pentru procedura de chirurgie uniport.The specific application of the family of modular parallel robots, within the framework of the present invention, refers to uniport (robotic-assisted) surgery. in this type of surgery surgical instruments are introduced into the operative field through a single port inserted into the patient's body through a single incision, unlike laparoscopic (minimally invasive) surgery where each surgical instrument is introduced into the operative field through a separate incision . The specific advantages of uniport surgery are: a) cosmetic (reduced number of skin traumas, scars); b) reduced recovery and hospitalization time. The need for a robotic system for uniport surgery is rendered by the technical-medical challenges of this procedure. Due to the use of only one access port in the operating field, the phenomenon of shearing of surgical instruments occurs (the surgeon controls the instrument from the right side in the operating field with the left hand and vice versa). The present invention has the advantage of using a single structure to guide the three instruments, by positioning them avoiding any kind of collisions, and through the exclusive use of active translational couples the structure ensures precision, rigidity, scalability and safety for the uniport surgery procedure.
Noutatea adusă de familia de roboți paraleli modulari cu cuple active de translație pentru chirurgia uniport este dată de utilizarea unei structuri care manipulează o singură platformă mobilă cu șase grade de mobilitate folosind trei module identice dispuse ortogonal sau echilateral, platformă care ghidează toate cele trei instrumente chirurgicale, orientând direct camera laparoscopică și folosind câte un modul de orientare independent pentru celelalte două instrumente, și module independente de inserție pentru cele trei instrumente, utilizarea mecanismelor paralele atât pentru ghidarea platformei cât și a mecanismelor de orientare și a cuplelor active de translație asigurând precizie foarte ridicată (caracteristică esențială în procedurile chirurgicale uniport), soluții simple de autoblocare, încărcare mai mică pe motoare (utilizarea unor motoare mai mici) și sincronizare mai bună a motoarelor.The novelty brought by the family of modular parallel robots with active translational couples for uniport surgery is given by the use of a structure that manipulates a single mobile platform with six degrees of mobility using three identical modules arranged orthogonally or equilaterally, platform that guides all three surgical instruments , directly orienting the laparoscopic camera and using an independent orientation module for the other two instruments, and independent insertion modules for the three instruments, the use of parallel mechanisms for guiding both the platform and the orientation mechanisms and active translational couplers ensuring high precision high (essential feature in uniport surgical procedures), simple self-locking solutions, less load on motors (using smaller motors) and better motor timing.
Se prezintă în continuare mai multe figuri care exemplifică modul de realizare al invenției:Several figures exemplifying the way of making the invention are presented below:
figura 1 - reprezintă modelul 3D al structurii robotice paralele modulare pentru chirurgia uniport cu modulele plasate ortogonal și sistemul robotic poziționat în lateralul mesei chirurgicale;figure 1 - represents the 3D model of the modular parallel robotic structure for uniport surgery with the modules placed orthogonally and the robotic system positioned at the side of the surgical table;
- figura 2 - reprezintă modelul 3D al structurii robotice paralele modulare pentru chirurgia uniport cu modulele plasate în forma unui triunghi echilateral și sistemul robotic poziționat deasupra mesei chirurgicale;- figure 2 - represents the 3D model of the modular parallel robotic structure for uniport surgery with the modules placed in the form of an equilateral triangle and the robotic system positioned above the surgical table;
figura 3 - reprezintă modelul 3D al structurii robotice paralele modulare pentru chirurgia uniport cu modulele plasate echilateral văzut din alt unghi pentru detalierea componentelor sale;figure 3 - represents the 3D model of the modular parallel robotic structure for uniport surgery with equilaterally placed modules seen from another angle to detail its components;
figura 4 - reprezintă modelul 3D al platformei mobile al familiei de roboți paraleli modulari cu cuple active de translație pentru chirurgia uniport, acesta fiind folosit în mod identic pentru ambele soluții constructive.figure 4 - represents the 3D model of the mobile platform of the family of modular parallel robots with active translational couplers for uniport surgery, it being used identically for both constructive solutions.
în continuare se prezintă modul de funcționare al roboților paraleli din cadrul prezentei invenții.In the following, the mode of operation of the parallel robots of the present invention is presented.
Modelul 3D al structurii robotice paralele modulare cu cuple active de translație având cele trei module plasate ortogonal este prezentat în figura 1 iar un detaliu al platformei mobile cu modulele de orientare și inserție a instrumentelor chirurgicale fiind prezentat în figura 4 această soluție fiind comună pentru ambele structuri robotice.The 3D model of the modular parallel robotic structure with active translational couples having the three modules placed orthogonally is shown in figure 1 and a detail of the mobile platform with the modules for orientation and insertion of surgical instruments is shown in figure 4, this solution being common to both structures robotics.
Funcționarea primului sistem robotic din cadrul familiei de roboți paraleli modulari cu cuple active de translație pentru chirurgia uniport în varianta constructivă cu modulele de ghidare ale platformei mobile poziționare ortogonal, conform figurii 1, este format dintr-o batiu fix (3) poziționat în lateralul mesei chirurgicale (1) pe care se află plasat pacientul (2), care este format din două module (4) și (6) fixate pe batiul fix (3) și poziționate pe o axă paralelă cu axa OZ, de cele două module fiind atașat cu două elemente de fixare la 90° (8) al treilea modul (5), pe o axă paralelă cu axa OY. Cele trei module au structură cinematică identică, primul fiind format din corpul cilindric (9) pe care se deplasează liniar cele două cuple active de translație (10) și (11) care de asemenea pot să se rotească liber pe corpul cilindric (9). Pe cupla activă de translație (11) este fixată tija lungă (12) printr-o cuplă de rotație (13) iar pe cupla de translație (10) este fixată tija scurtă (14) prin cupla de rotație (15) care se fixează de tija lungă (12) printr-o cuplă de rotație (16), toate cuplele de rotație (13), (15) și (16) având axele paralele. Al doilea modul (5), este format din corpul cilindric (17) pe care se deplasează cuplele active de translație (18) și (19), acestea putând să se rotească liber în jurul axei corpului (17), tija lungă (20) fiind fixată de cupla de translație (19) prin cupla de rotație (21), iar tija scurtă (22) fiind fixată de cupla de translație (21) prin cupla de rotație (23) și de tija lungă prin cupla de rotație (24), din nou, cele trei cuple de rotație (21), (23) și (24) având axele de rotație paralele. Al treilea modul (6), are corpul cilindric (25) pe care se deplasează cuplele de translație active (26) și (27), cu rotație liberă în jurul elementului (25), de cupla (27) fiind fixată tija lungă (28) printr-o cuplă de rotație (29), iar de cupla (26) fiind fixată tija scurtă (30), prin cupla de rotație (31), tija fiind legată de tija lungă (28) prin cupla de rotație (32), cele trei cuple de rotație (29), (31) și (32) având axele de rotație paralele. Cele trei tije lungi (12), (20) și (28) se conectează de platforma mobilă (7) prin cuplele sferice (33). Poziționarea și orientarea platformei mobile (7) în spațiu se face prin acționarea cuplelor active de translație (10), (11), (18), (19), (26) și (27).The operation of the first robotic system within the family of modular parallel robots with active translational couplers for uniport surgery in the constructive version with the guidance modules of the orthogonal positioning mobile platform, according to figure 1, consists of a fixed bat (3) positioned at the side of the table surgical table (1) on which the patient (2) is placed, which consists of two modules (4) and (6) fixed on the fixed bar (3) and positioned on an axis parallel to the OZ axis, with the two modules being attached with two fixing elements at 90° (8) the third module (5), on an axis parallel to the OY axis. The three modules have an identical kinematic structure, the first being formed by the cylindrical body (9) on which the two active translational couplings (10) and (11) move linearly, which can also rotate freely on the cylindrical body (9). On the active translation coupling (11) the long rod (12) is fixed by a rotation coupling (13) and on the translation coupling (10) the short rod (14) is fixed by the rotation coupling (15) which is fixed by long rod (12) through a rotary coupling (16), all rotary couplings (13), (15) and (16) having parallel axes. The second module (5), consists of the cylindrical body (17) on which the active translational couplings (18) and (19) move, which can rotate freely around the axis of the body (17), the long rod (20) being fixed to the translation coupling (19) by the rotation coupling (21), and the short rod (22) being fixed to the translation coupling (21) by the rotation coupling (23) and to the long rod by the rotation coupling (24) , again, the three torques (21), (23) and (24) having parallel axes of rotation. The third module (6) has the cylindrical body (25) on which the active translation couplings (26) and (27) move, with free rotation around the element (25), the long rod (28) being fixed to the coupling (27) ) through a rotation coupling (29), and the short rod (30) being fixed to the coupling (26), through the rotation coupling (31), the rod being connected to the long rod (28) through the rotation coupling (32), the three torques (29), (31) and (32) having parallel axes of rotation. The three long rods (12), (20) and (28) connect to the mobile platform (7) through ball couplings (33). The positioning and orientation of the mobile platform (7) in space is done by actuating the active translational couplings (10), (11), (18), (19), (26) and (27).
Modelul 3D al structurii robotice paralele modulare cu cuple active de translație având cele trei module plasate echilateral este prezentat în figurile 2 (cu pacientul și masa chirurgicală) și figura 3 (vedere de jos pentru evidențierea tuturor componentelor) iar un detaliu al platformei mobile cuThe 3D model of the modular parallel robotic structure with active translational couples having the three modules placed equilaterally is shown in figures 2 (with the patient and the surgical table) and figure 3 (bottom view to highlight all the components) and a detail of the mobile platform with
W modulele de orientare și inserție a instrumentelor chirurgicale fiind prezentat în figura 3 această soluție fiind comună pentru ambele structuri robotice.W modules for orientation and insertion of surgical instruments being presented in figure 3 this solution being common for both robotic structures.
Funcționarea celui de-al doilea sistem robotic din cadrul familiei de roboți paraleli modulari cu cuple active de translație pentru chirurgia uniport în varianta constructivă cu modulele de ghidare ale platformei mobile poziționare echilateral, conform figurii 2, este format dintr-o batiu fix (34) poziționat în lateralul mesei chirurgicale (1) pe care se află plasat pacientul (2), batiul (34) având o construcție în consolă, pe acesta fiind fixată baza robotului (38), pe care sunt plasate, la un unghi de 60° (laturile unui triunghi echilateral), cele trei module identice ale structurii, (35), (36) și (37), fiecare din acestea având trei grade de libertate, lucrând în coordonate cilindrice, și două cuple active de translație, de cele trei module fiind conectată platforma mobilă (7) - identică pentru ambele soluții constructive. Conform figurii 3, modulul (35) este format din corpul cilindric (39) pe care se deplasează liniar cele două cuple active de translație (40) și (41) care de asemenea pot să se rotească liber pe corpul cilindric (39). Cupla activă de translație (40) este conectată cu tija lungă (42) printr-o cuplă de rotație (43) iar pe cupla de translație (41) este fixată tija scurtă (44) prin cupla de rotație (45) care se fixează de tija lungă (42) printr-o cuplă de rotație (46), toate cuplele de rotație (43), (45) și (46) având axele paralele. Al doilea modul (36), este format din corpul cilindric (47) pe care se deplasează cuplele active de translație (48) și (49), acestea putând să se rotească liber în jurul axei corpului (47), tija lungă (50) fiind fixată de cupla de translație (48) prin cupla de rotație (51), iar tija scurtă (52) fiind fixată de cupla de translație (48) prin cupla de rotație (53) și de tija lungă prin cupla de rotație (54), din nou, cele trei cuple de rotație (51), (53) și (54) având axele de rotație paralele. Al treilea modul (37), are corpul cilindric (55) pe care se deplasează cuplele de translație active (56) și (57), cu rotație liberă în jurul elementului (55), de cupla (56) fiind fixată tija lungă (58) printr-o cuplă de rotație (59), iar de cupla (57) fiind fixată tija scurtă (60), prin cupla de rotație (61), tija fiind legată de tija lungă (58) prin cupla de rotație (62), cele trei cuple de rotație (59), (61) și (62) având axele de rotație paralele. Cele trei tije lungi (42), (50) și (58) se conectează de platforma mobilă (7) prin cuplele sferice (63). Poziționarea și orientarea platformei mobile (7) în spațiu se face prin acționarea cuplelor active de translație (40), (41), (48), (49), (56) și (57).The operation of the second robotic system within the family of modular parallel robots with active translational couplers for uniport surgery in the constructive variant with the guidance modules of the equilateral positioning mobile platform, according to figure 2, consists of a fixed bat (34) positioned on the side of the surgical table (1) on which the patient (2) is placed, the bat (34) having a console construction, on which the base of the robot (38) is fixed, on which they are placed, at an angle of 60° ( sides of an equilateral triangle), the three identical modules of the structure, (35), (36) and (37), each of which has three degrees of freedom, working in cylindrical coordinates, and two active translational couples, of the three modules being connected the mobile platform (7) - identical for both constructive solutions. According to figure 3, the module (35) consists of the cylindrical body (39) on which the two active translational couplings (40) and (41) move linearly, which can also rotate freely on the cylindrical body (39). The active translation coupling (40) is connected with the long rod (42) through a rotation coupling (43) and on the translation coupling (41) the short rod (44) is fixed through the rotation coupling (45) which is fixed by long rod (42) through a rotary coupling (46), all rotary couplings (43), (45) and (46) having parallel axes. The second module (36), is formed by the cylindrical body (47) on which the active translational couplings (48) and (49) move, they can rotate freely around the axis of the body (47), the long rod (50) being fixed to the translation coupling (48) by the rotation coupling (51), and the short rod (52) being fixed to the translation coupling (48) by the rotation coupling (53) and to the long rod by the rotation coupling (54) , again, the three torques (51), (53) and (54) having parallel axes of rotation. The third module (37), has the cylindrical body (55) on which the active translation couplings (56) and (57) move, with free rotation around the element (55), the long rod (58) being fixed to the coupling (56) ) through a rotation coupling (59), and the short rod (60) being fixed to the coupling (57), through the rotation coupling (61), the rod being connected to the long rod (58) through the rotation coupling (62), the three torques (59), (61) and (62) having parallel axes of rotation. The three long rods (42), (50) and (58) connect to the mobile platform (7) through ball couplings (63). The positioning and orientation of the mobile platform (7) in space is done by actuating the active translational couplings (40), (41), (48), (49), (56) and (57).
Modelul 3D al platformei mobile (7) care ghidează instrumentele chirurgicale este prezentat în figura 4, în detaliu, evidențiind modul de orientare independent al celor două instrumente chirurgicale, și ghidarea instrumentului central, camera laparoscopică în mod direct, prin orientarea platformei (7).The 3D model of the mobile platform (7) that guides the surgical instruments is shown in figure 4, in detail, highlighting the independent orientation of the two surgical instruments, and guiding the central instrument, the laparoscopic camera directly, by orienting the platform (7).
Funcționarea modulelor de orientare pentru instrumente de pe platforma mobilă a sistemelor robotice din cadrul familiei de roboți paraleli modulari cu cuple active de translație pentru chirurgia ' .'-—τ' /Operation of instrument guidance modules on the mobile platform of robotic systems within the family of modular parallel robots with active translational couples for surgery ' .'-—τ' /
uniport, conform figurii 4, are poziționat instrumentul central, camera laparoscopică (64), direct pe platforma mobilă, care prin orientarea acesteia orientează și instrumentul, având modulul de inserție (65), iar primul instrument activ (66), este orientat cu un modul format din două module concentrice, primul inel (67), cel exterior, realizând o mișcare de rotație în jurul axei (OX) și al doilea inel (68) care execută o mișcare de rotație în jurul unei axe perpendiculare pe axa de rotație a inelului exterior (67). Mișcarea de orientare a instrumentului (66) se realizează prin acționarea celor două cuple de translație active, prima cuplă (69) deplasându-se pe elementul vertical (70), tija (71) fiind conectată de cupla de translație prin cupla sferică (72) și de inelul interior (68) prin cupla sferică (73), a doua cuplă de translație activă (74) deplasându-se pe elementul vertical (75), aceasta fiind conectată de tija (76) prin cupla sferică (77) și de inelul interior (68) prin cupla sferică (78), cele două cuple sferice fiind poziționate de o parte și de alta a axei de rotație a inelului exterior (67) și de aceeași parte a axei de rotație a inelului interior (68). Instrumentul (66) are și un modul de inserție (79) care inserează instrumentul pe direcția axei sale longitudinale. Al doilea instrument activ (80), este orientat (în mod similar cu primul), cu un modul format din două module concentrice, inelul exterior (81) realizând o mișcare de rotație în jurul axei (OX) paralelă cu cea a inelului exterior (67), și a doilea inel (82) conectat cu primul printr-o cuplă de rotație în jurul unei axe perpendiculare pe axa de rotație a inelului exterior (81). Mișcarea de orientare a instrumentului (80) este realizată prin intermediul celor două cuple de translație active, prima cuplă (83) deplasându-se pe elementul vertical (84), tija (85) fiind conectată de cupla de translație prin cupla sferică (86) și de inelul interior (82) prin cupla sferică (87), a doua cuplă de translație activă (88) deplasându-se pe elementul vertical (89), aceasta fiind conectată de tija (90) prin cupla sferică (91) și de inelul interior (82) prin cupla sferică (92), cele două cuple sferice fiind poziționate de o parte și de alta a axei de rotație a inelului exterior (81) și de aceeași parte a axei de rotație a inelului interior (82). Instrumentul (80) are și un modul de inserție (93) care inserează instrumentul pe direcția axei sale longitudinale. Ca și generare a mișcării de orientare a instrumentelor prin mișcarea în aceeași direcție a cuplelor active de translație se obține o mișcare de rotație a inelului interior în jurul celui exterior, iar prin mișcarea în sensuri diferite a celor două cuple de rotație se realizează rotația inelului exterior. La mișcarea camerei laparoscopice (instrumentul central (64)) cele două module de orientare a instrumentelor active (66) și (80) trebuind să execute mișcări de compensare pentru a păstra instrumentele nemișcate.uniport, according to figure 4, has positioned the central instrument, the laparoscopic camera (64), directly on the mobile platform, which by its orientation also orients the instrument, having the insertion module (65), and the first active instrument (66), is oriented with a the module consisting of two concentric modules, the first ring (67), the outer one, performing a rotational movement around the axis (OX) and the second ring (68) performing a rotational movement around an axis perpendicular to the axis of rotation of outer ring (67). The orientation movement of the tool (66) is carried out by actuating the two active translation couplings, the first coupling (69) moving on the vertical element (70), the rod (71) being connected to the translation coupling through the spherical coupling (72) and the inner ring (68) through the spherical coupling (73), the second active translational coupling (74) moving on the vertical element (75), this being connected to the rod (76) through the spherical coupling (77) and the ring inner (68) through the spherical coupling (78), the two spherical couplings being positioned on either side of the axis of rotation of the outer ring (67) and on the same side of the axis of rotation of the inner ring (68). The tool (66) also has an insertion module (79) which inserts the tool along its longitudinal axis. The second active tool (80), is oriented (similarly to the first), with a module consisting of two concentric modules, the outer ring (81) making a rotational movement around the axis (OX) parallel to that of the outer ring ( 67), and the second ring (82) connected to the first by a rotational coupling about an axis perpendicular to the axis of rotation of the outer ring (81). The orientation movement of the tool (80) is carried out by means of the two active translation couplings, the first coupling (83) moving on the vertical element (84), the rod (85) being connected to the translation coupling through the spherical coupling (86) and the inner ring (82) through the spherical coupling (87), the second active translational coupling (88) moving on the vertical element (89), this being connected to the rod (90) through the spherical coupling (91) and the ring inner (82) through the spherical coupling (92), the two spherical couplings being positioned on either side of the axis of rotation of the outer ring (81) and on the same side of the axis of rotation of the inner ring (82). The tool (80) also has an insertion module (93) which inserts the tool in the direction of its longitudinal axis. As the generation of the movement of orientation of the instruments by the movement in the same direction of the active translational couplings, a rotation movement of the inner ring around the outer one is obtained, and by the movement in different directions of the two rotation couplings, the rotation of the outer ring is achieved . Upon movement of the laparoscopic camera (central instrument (64)) the two active instrument orientation modules (66) and (80) having to perform compensating movements to keep the instruments stationary.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA202100733A RO135700A3 (en) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | Family of modular parallel robots with active translation couplings for uniport surgery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA202100733A RO135700A3 (en) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | Family of modular parallel robots with active translation couplings for uniport surgery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO135700A0 true RO135700A0 (en) | 2022-05-30 |
| RO135700A3 RO135700A3 (en) | 2023-06-30 |
Family
ID=81751073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA202100733A RO135700A3 (en) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | Family of modular parallel robots with active translation couplings for uniport surgery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO135700A3 (en) |
-
2021
- 2021-12-03 RO ROA202100733A patent/RO135700A3/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO135700A3 (en) | 2023-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220087757A1 (en) | Surgical Arm | |
| US11660151B2 (en) | Robotic surgical system with patient support | |
| US9949801B2 (en) | Systems and methods for commanded reconfiguration of a surgical manipulator using the null-space | |
| US20180214225A1 (en) | Systems and methods for commanded reconfiguration of a surgical manipulator using the null-space | |
| US10010375B2 (en) | Surgical robot system for realizing single-port surgery and multi-port surgery and method for controlling same | |
| RU2531469C2 (en) | Robotic system for laparoscopic surgery | |
| BR112019005920B1 (en) | SURGICAL ROBOTIC SYSTEM | |
| US20110238080A1 (en) | Robotic Surgical Instrument System | |
| US8974372B2 (en) | Path-following robot | |
| Rosen et al. | Roboscope: A flexible and bendable surgical robot for single portal minimally invasive surgery | |
| KR20150023447A (en) | Multi-port surgical robotic system architecture | |
| Molaei et al. | Kinematic and workspace analysis of diamond: An innovative eye surgery robot | |
| PISLA et al. | New approach to hybrid robotic system aplication in single incision laparoscopic surgery | |
| RO135700A0 (en) | Family of modular parallel robots with active translation couplings for uniport surgery | |
| Pisla et al. | Kinematical analysis and design of a new surgical parallel robot | |
| Ma et al. | Design, teleoperation control and experimental validation of a dexterous robotic flexible endoscope for laparoscopic surgery | |
| KR20240038911A (en) | surgical robot arm | |
| RO135702A0 (en) | Family of modular robots for uniport surgery, with kinematic constraint of the point of insertion into the body | |
| Seow et al. | Robot kinematic design studies for natural orifice surgery | |
| WO2012127480A1 (en) | Robotic surgical instrument system | |
| Dimitrakakis et al. | Towards the Development of a Novel Handheld Robotic Tool for the Expanded Endoscopic Endonasal Approach | |
| RO126271B1 (en) | Surgical robot | |
| Kundu et al. | Novel Design Of Detachable Surgical Tool For Robotic Assisted Minimal Invasive Surgery | |
| Boscariol et al. | NEUMESY: A special robot for neurosurgery | |
| RO129698A2 (en) | Parallel robot for brachytherapy with two linkages for guiding a platform of cyl-u type |