Robot Hiper-Redundante

Diseño, construcción y validación de un brazo robot hiper-redundante, bioinspirado y accionado por fuerzas electromagnéticas, y de funcionamiento supervisado por un especialista.

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Retos científicos

Esta parte del proyecto se ha centrado en el desarrollo de de un robots quirúrgicos hiper-redundante capaz de analizar el espacio intraoperatorio. El objetivo es el diseño, construcción y validación de un brazo robot hiper-redundante, bioinspirado y accionado por fuerzas electromagnéticas, y de funcionamiento supervisado por un especialista.

  • Desarrollo mecánico y electrónico del módulo

Para determinar la estructura de cada módulo se realizaron un conjunto de análisis:

    • Análisis temporal de la respuesta de un electroimán
    • Análisis en frecuencia de un electroimán
    • Valores de tensión y corriente en la bobina

Estos análisis permitieron comprobar que los resultados obtenidos eran coherentes con las simulaciones realizadas durante la fase de diseño.

Modelo_Gusano1                    Modelo_Gusano2

 

  • Modelado y simulación del robot hiper-redundante

Se ha realizado el modelado y simulación del robot hiper-redundante. La simulación mecánica se ha realizado utilizando Catia. El modelado cinemático directo e inverso, se ha realizado utilizando  Matlab.

Modelo_Gusano3                                                          Modelo_Gusano4

  • Construcción del prototipo  y realización de experimentos

Se han realizado experimentos para evaluar las capacidades del robot hiper-redundante:

    • Análisis del máximo alcance del robot
    • Estudio del número máximo de módulos hasta que el robot dejara de ser estable
    • Interacción con el entorno

Estos experimentos nos han permitido determinar los rangos de movimientos del robot, la capacidad de interacción del robot con el entorno, y el tiempo de reacción.

  • Primitivas del robot hiper-redundate y pruebas de funcionamiento

Se han definido e implementado un conjunto de primitivas de movimientos básicos, que permitan al robot hiper-redundante realizar los movimientos y los posicionamientos adecuados en las tareas que deberá ejecutar durante la intervención quirúrgica:

    • Movimientos hacia la izquierda, derecha, arriba y abajo de forma progresiva
    • Movimiento de barrido de la zona de trabajo
    • Movimiento hacia una posición de “home”
    • Parada del brazo hiper-redundate durante el barrido

También se ha diseñado e implementado las protecciones necesarias para que el robot regrese a una configuración segura en caso de producirse algún fallo HW.

Estas primitivas se han implementado en una tarjeta de control “arduino UNO”, y posteriormente se desarrolló un interfaz en Robot Operating System (ROS) para el envío de las primitivas a la tarjeta de control arduino y las recepción de datos enviados por el mismo.

Se realizaron los experimentos necesarios para validar que el robot respondía correctamente a las primitivas que se habían diseñado.

  • Estrategias de movimientos coordinados

Este paquete se encuentra en ejecución y consiste en la realización de de un planificador de movimientos que proporcione los movimientos coordinados básicos que requiere el planificador global. Se han incluido las funcionalidades que proporciona el robot hiper-redundante a la plataforma robótica. Es decir, se han integrado las primitivas de movimiento con del brazo robótico hiper-redundante con las primitivas de movimiento de los mini-robots desarrollados por la Universidad de Málaga.

 

 

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