Diseño, simulación y control de un asistente robótico para cirugía laparascópica

Abstract

El objetivo de la tesis es diseñar, modelar y controlar un asistente robótico simulado (IMEbot) para cirugía laparoscópica que tenga como función principal la manipulación del laparoscopio (cámara), el cual podrá ser comandado directamente por el médico cirujano principal de acuerdo a sus requerimientos. Esto constituye el primer paso en la intención de implementar un prototipo real que pueda ser probado inicialmente en un centro de entrenamiento de cirugía laparoscópica existente en la ciudad de Piura. El estudio se inicia con la propuesta del diseño mecánico del robot, con el que se define el número de grados de libertad, las dimensiones y el material de los eslabones. Con estos datos, se realiza el modelo 3D y el modelamiento matemático (geométrico y cinemático) para relacionar el movimiento dentro del abdomen con el movimiento de las articulaciones. Con lo cual, se propone una trayectoria esférica a seguir dentro del abdomen y se realiza el modelamiento dinámico para calcular los torques necesarios para efectuar los movimientos. Finalmente, se procede a seleccionar motores comerciales capaces de entregar dichos pares y, con los datos provistos por el fabricante, se modela y se aplica la técnica de control PID a dichos motores. Además, para simular el comportamiento del robot se exporta el modelo CAD al entorno de Matlab con SimMechanics, agregándole sensores y actuadores para seguir la trayectoria creada previamente.