Design of a 2R1T mechanism with remote center of motion for minimally invasive transnasal surgery applications

摘要

Son yıllarda robot manipülatörlerin minimal invaziv cerrahi alanındaki kullanımı daha yüksek operasyon hassasiyetleri ve operasyon sonrasında daha hızlı iyileşme süreçleri sağladıklarından dolayı artış göstermiştir. Bu tip cerrahi operasyonlar hastanın vücuduna açılan ve pivot noktası olarak adlandırılan küçük bir delikten girilerek yapılmaktadır. Manipülatörün, bu nokta etrafında hareket etmesi gereksiniminden dolayı bir uzak hareket merkezine sahip olması gerekmektedir. Bu bağlamda bu tezin temel hedefi minimal invaziv cerrahi uygulamalarında kullanılmak üzere 3 serbestlik dereceli ve uzak hareket merkezi etrafında 2-dönme 1- öteleme (2R1T) hareketleri yapabilen bir cerrahi robot kol tasarlamaktır. İlk olarak, 2-dönme 1-öteleme hareketlerine haiz 3 serbestlik dereceli bir manipülatör için yapısal sentez yapıldı. Bu sentez sonucunda elde edilen mimariler aynı zamanda herhangi bir 2R1T uygulaması için de kullanılmaya uygundur. Sonra, bir transnasal cerrahi uygulaması için farklı kinematik yapılara sahip manipülatör alternatifleri belirli değerlendirme kıstaslarına göre karşılaştırıldı. Bu kıstaslara uzak hareket merkezli bir mekanizma olarak üretilebilmeye uygunluk, dengeleme kolaylığı, uzuv sayısı, yapısal simetri, mafsal girdileri ile platform hareket çıktısı arasındaki ilişkinin basitliği ve zemine sabitlenebilecek eyleyici sayısı örnek olarak verilebilir. Yapılan karşılaştırmanın sonucunda en iyi sonuç iki tane 1 F0 ve bir tane 1 F0-1 F∞ kısıt sistemli bacaklardan oluşan ve paralel yapıya sahip bir manipülatör olarak değerlendirildi. Daha sonrasında, seçilen uzaysal paralel manipülatörün kinematik yapısı üç tane kesişen düzleme indirgenerek kinematik analiz yapıldı ve istenen çalışma uzayı için boyutlar eniyilendi. Son olarak, yapılan konstrüksiyonel tasarımından sonra bir prototip üretilip testleri yapıldı.