beforecontenttitle

Proyecto ERM

Después del título del contenido

Antes del cuerpo del contenido

Trozos html editables

Asistente robótico para cirugía laparoscópica y telediagnóstico. Desarrollo del sistema robótico y teleoperación

Entidad financiadora: Instituto de Salud Carlos III. Ministerio de Sanidad

Referencia: FIS-00/0050-02

Universidad: Universidad de Málaga

Duración: Desde 01/01/2000 hasta 31/12/2002

Investigador Responsable: Víctor Fernando Muñoz Martínez

Habilidades

Group	Ability	Level	Description
Configurability	Mechatronic Configuration	1	Start-up Configuration. The configuration files, or the mechatronic configuration can be altered by the user prior to each task in order to customise the robot system in advance of each cycle of operation.
Interaction	Human-Robot	3	Position selection. The system is able to execute pre-defined actions autonomously. The user selects the subsequent action at the completion of each action.
	Human-Robot Feedback	2	Vision data feedback. The system feedbacks visual information about the state of the operating environment around the robot based on data captured locally at the robot. The user must interpret this visual imagery to assess the state of the robot or its environment.
	Human-Robot Safety	1	Basic Safety. The robot operates with a basic level of safety appropriate to the task. Maintaining safe operation may depend on the operator being able to stop operation or continuously enable the operating cycle. The maintenance of this level of safety does not depend on software.
Dependability	Dependability	2	Fails Safe. The robot design is such that there are fail safe mechanisms built into the system that will halt the operation of the robot and place it into a safe mode when failures are detected. This includes any failures caused by in-field updates. Dependability is reduced to the ability to fail safely in a proportion of failure modes. Fail safe dependability relies on being able to detect failure.
Motion	Unconstrained	4	Position constrained path motion. The robot carries out predefined moves in sequence where each motion is controlled to ensure position and/or speed goals are satisfied within some error bound.
Manipulation	Handling	2	Moving to orientation. The object can be placed at a predefined place with a fixed orientation.

Resumen

El objetivo global del presente proyecto se define como el desarrollo de un asistente robótico para cirugía laparoscópica que represente una ayuda eficaz para el cirujano. Asimismo, se le añadirán prestaciones adicionales para que pueda ser dirigido de forma remota mediante técnicas de telepresencia. No se parte desde cero, sino de un prototipo que se encuentra totalmente operativo y que es fruto de investigaciones anteriores.

Este subproyecto, en concreto, posee como objetivos primordiales realizar los cambios oportunos sobre el prototipo inicial para permitir su utilización en cirugía humana. Este hecho involucra entre otros factores obligar al prototipo final que cumpla las normas de seguridad requeridas y que posea un comportamiento adecuado ante fallos inesperados ya sean internos como externos al sistema robótico.

Los resultados previsibles de este proyecto son: un prototipo de asistente robótico de laparoscopia preparado para se utilizado en cirugía humana, y resultados sobre el uso de la telepresencia para el diagnóstico basado en técnicas laparoscópicas.

Objetivos planteados y logros alcanzados

1. Diseño y contrucción de un brazo robótico autónomo para portar la cámara laparoscópica

Se parte de un prototipo de asistente robótico para cirugía laparoscópica que se encuentra en la actualidad operativo para intervenciones in-vitro. Sin embargo, requiere de cambios que lo habiliten y mejoren para su uso en un quirófano.

Logros alcanzados:

Diseño original de un nuevo prototipo de asistente robótico. Se ha estudiado, mediante el uso del asistente robótico original, los requerimientos de movilidad y seguridad necesarios para que un brazo robot sea útil para asistir en intervenciones por laparoscopia. Se ha incidido en cuestiones como el tipo de estructura mecánica, número de articulaciones y espacio de trabajo del manipulador. Las conclusiones de este estudio y la búsqueda de patentes de modelos de robots asistentes en el mencionado tipo de intervenciones han dado como fruto una configuración inédita de brazo manipulador que posee características ventajosas sobre sus competidores comerciales.
Construcción del nuevo asistente robótico. Funcionalmente conserva las prestaciones del modelo anterior a las que se añade su diseño pensado para que se adapte a las condiciones de espacio de un quirófano. Asimismo, su reducido consumo le permite funcionar de forma autónoma mediante unas baterías alojadas en su plataforma. Su estructura mecánica se encuentra accionada por un número mínimo de motores, lo que redunda en un decremento de su coste y complejidad. Se han hecho esfuerzos en aras de simplificar su manejo, puesta en marcha y mantenimiento.
Adaptación del nuevo asistente para su uso a cirugía humana. Se han estudiado las normativas vigentes de seguridad para aparatos electro-médicos en la Unión Europea y se ha contactado con la Subdirección General de Productos Electromédicos del Ministerio de Sanidad y Consumo. Fruto de este trabajo, se han establecido los requisitos de compatibilidad electromagnética y seguridad eléctrica que debe cumplir el prototipo. Estos se han utilizado para re-diseñar la electrónica de control del robot.

2. Control remoto del asistente robótico

Como característica adicional se pretende que el robot pueda ser dirigido de forma remota. Para ello, se requiere que las órdenes del cirujano se trasmitan hacia el asistente robótico ya sea a través de un medio físico como un cable o fibra óptica o bien mediante radio. Del mismo modo, el asistente robótico tiene que enviar las imágenes y los resultados de los movimientos hacia la estación de operación remota dónde se encuentra el cirujano. Además, se le añadirá un sistema de vídeo conferencia.

Logros alcanzados:

Este objetivo se ha alcanzado doblemente, en el sentido que se ha conseguido tanto con el prototipo original basado en un robot industrial, como con el nuevo prototipo desarrollado. En ambos casos un cirujano remoto puede manejar el robot y comunicarse con el cirujano presente en el quirófano.

3. Añadir un segundo manipulador

Con este objetivo se pretende aumentar las prestaciones de telepresencia para el telediagnóstico. El uso coordinado de los dos manipuladores, uno para realizar los movimientos de la cámara y el otro para manejar una herramienta posibilita al cirujano sentirse como si estuviera presente en el quirófano.

Logros alcanzados:

Diseño y construcción de un brazo maestro para el manejo de un brazo robot en cirugía mínimamente invasiva. Este brazo maestro aparece descrito en una de las patentes solicitadas por este equipo de investigadores. Su función es la de tele-operar a distancia un brazo robot para que siga los movimientos ordenados por el cirujano.
Integrar el nuevo brazo maestro con el robot industrial RX60. Se ha utilizado el brazo maestro desarrollado para el manejo del robot utilizado como primer prototipo de asistente robótico. En concreto, permite además de manejarlo por la voz, que imite los movimientos de la mano del cirujano para el manejo de una herramienta.
No se has incidido es en la operación con dos brazos robóticos coordinados, objetivo que aparece descrito en el proyecto de investigación continuador del presente y que ya ha sido aprobado y dotado.