Robotică Medicală

Cap. 1. Introducere

Robotica medicală cuprinde: roboţii de diagnostic, roboţii folosiţi la diverse terapii, inclusiv operaţii chirurgicale, şi roboţii pentru asistarea pacienţilor. Un robot medical este o masinarie care este controlata de un medic printr-o consola. Consola nu trebuie neaparat sa fie in aceeasi camera cu pacientul. Aceasta ajuta la controlarea bratelor robotului pentru a realiza operatia. Pentru ca robotul sa functioneze cum trebuie, medicul trebuie sa introduca anumite informatii inaintea operatiei. Folosirea robotilor in medicina a fost gandita ca un avantaj pentru diagnosticare si pentru interventiile mai delicate si imediate. Astazi, robotii nu sunt folositi numai pentru operatiile la prostata ci si pentru operatii pe cord deschis sau operatii la rinichi. De asemenea operatiile nu mai necesita prezenta fizica a medicului. El poate controla robotul de la distanta pentru a realiza operatia. Este un avantaj atat pentru pacient cat si pentru doctor. O operatie de cateva ore poate obosi pana si cel mai experimentat doctor. Cu un robot se va opera mult mai, lin si mai incet.

Stomatologia este recunoscută ca specialitate medicală, biologică şi tehnică în acelaşi timp, ce işi propune să identifice şi să trateze toate afecţiunile buco-dento-maxilare. Interesul pentru aceasta a crescut cu deosebire în ultimele 4 decenii, deoarece frecvenţa cariei dentare, a paradontopatiilor şi a anomaliilor dento-maxilare, a crescut ingrijorător:75-96%, alterând starea de sănătate fizică şi psihică a copiilor, tinerilor şi adulţiilor.

Unitul dentar este un aparat format dintr-un motor electric de șlefuit, la care se adaugă o serie de anexe, care creează condiții optime pentru a putea executa un tratament corect stomatologic. Unitul conține un aspirator de salivă, pompe cu aer comprimat, cauter electric, o lampă scialitică, un reflector bucal. Se mai adaugă și o măsuță pentru instrumentele curente, precum și un fotoliu dublu telescopat.

Fig. 1.1 Unitul dentar

Produsul trebuie să fie exploatat sau manipulat de către stomatologi calificaţi sau de către personalul medical dentar sub supravegherea dentistului. Produsul este prezentat în Figura. 1.1. Becul halogen este alimentat de la tensiunea de 24 V curent provenit de la transformatorul 220 V—24 V care se află amplasat într-un lăcaş cu care este prevăzut braţul lampii. Conectarea şi deconectarea se face prin întrerupătorul situat în partea de jos ( sub lampă ).

Ca robot medical am ales braţul unui unitul dentar. Unitul dentar de ultimă generaţie este foarte complex, se iau în considerare şi modul de lucru al stomatologului cu unitul dar şi confortul pacientului pe acesta. În continuare este prezentată modelarea geometrică şi schema cinematică a unei lămpi pentru operaţii dentare (lampă scialitică). Aceasta este sursa de lumină proprie unitului dentar, destinată iluminării zonei bucale interioare, de aceea ea trebuie să fie cât mai uşor de utilizat şi să lumineze cât mai bine suprafaţa dorită.

Btaţul este fixat in podea, partea superioară a acestuia poate realiza mişcare de translatie şi rotaţie, iar lampa ataşată braţului este şi ea translatabilă şi rotabilă.

Cap. 2. Proiectarea CAD a robotului

Braţul lămpii si lampa au fost proiectate în programul Solid Edge V19 Fig. 2.1. Majoritatea elementelor fiind relizate cu comanda Protrusion şi Cutout, după care s-a realizat ansamblul folosind comenzile Mate sau Align. Am ales un suport pe care este fixat piciorul lămpii. De picior este fixat braţul cu lampa scialitică. Acest brat face o miscare de translaţie faţă de picior, iar la jumătate acesta face şi o mişcare de rotaţie. La fel şi efectoril final, lampa, face şi ea o miscare de translaţie pe brat si o mişcare de rotaţie.

Fig. 2.1 Model CAD

Cap. 3. Schema cinematic a robotului

Am ales acest robot cu mai putine cuple cinematice, pentru a avea erori de calcul mai puţine sau chiar deloc. Cu cât cuplele sunt mai multe cu atât mai multe erori de calcul pot apărea. Acest robot se foloseşte în stomatologie, de obicei este ataşat unitului dentar. Fig3.1

Fig.3.1 Schema cinematică

Numerotarea elementelor şi cuplelor cinematice începe de la baza robotului spre efectorul final al acestuia. Baza romobotului este reprezentată prin elementul 0. Fiecare element al robotului asigură transmiterea mişcării produse de cuplele cinematice de la capetele sale. Cuplele sunt numerotate cu q1 pana la q5, iar lungimile elementelor cu l1 până la l4. După stabilirea cuplelor am ales sistemele de referinţă ataşate fiecărui element al robotului. Alegerea sistemelor de referinţă depinde de tipul cuplei cinematice de la stânga elementului, respective de mişcarea care o imprimă cupla cinematică în cauză elementului considerat. Sistemele de referinţă care nu respectă riguros regula sunt cele ataşate bazei robotului, respective efectorul final al acestuia.