Thesis

 

Operational Control of a Robot Assistant for Laparoscopic Surgery
Author:	Isabel Garcia Morales
Abstract:	Esta tesis trata el problema del control cartesiano de movimientos para un robot portador de la cámara en cirugía laparoscópica. En concreto, se propone un algoritmo de generación de trayectorias esféricas en línea que compensa los errores de orientación de la cámara producidos por la incertidumbre en la posición del fulcro (lugar donde la óptica se introduce en el abdomen del enfermo). Asimismo, se ha tenido en cuenta que las trayectorias calculadas no saturen los actuadores del manipulador mediante un estudio basado en el concepto de manipulabilidad. La estrategia de control elaborada se ha implantado en el asistente robótico para la cirugía laparoscópica ERM (diseñado y construido durante larealización del presente trabajo), y con él se ha efectuado un ensayo clínico sobre dos series de dieciséis enfermos.
Director:	Prof. Victor F. Muñoz Martinez
Date:	August 2006
Department:	System Engineering and Automation
Faculty:	High Technic School of Industrial Engineering
Center:	University of Malaga

 

Semiautonomous Two-Arm Robot Assistant for Laparoscopic Surgery Procedures
Author:	Enrique Bauzano Nuñez
Abstract:	Esta tesis trata sobre el desarrollo de un robot laparoscópico capaz de realizar maniobras quirúrgicas de forma semi-autónoma. Para ello, el sistema dispone de dos brazos manipuladores: uno de ellos sostiene la cámara laparoscópica mientras que el otro maneja una herramienta que ofrece asistencia al cirujano. En primer lugar, este trabajo realiza un estudio del control de bajo nivel necesario para garantizar que ambas herramientas alcancen las localizaciones requeridas. Para ello, el brazo de la cámara instala una muñeca pasiva, mientras que el brazo de la herramienta realiza los movimientos mediante una muñeca esférica de actuación directa. A continuación, se expone un método para movimientos auto-guiados que calcula la trayectoria a cualquier objetivo evitando obstáculos en el interior del abdomen del paciente. Este sistema se emplea posteriormente en un diagrama de estados encargado de regular la asistencia al cirujano en un procedimiento de sutura laparoscópica. Dicho esquema se diseña con la finalidad de que exista una interacción continua a lo largo de la maniobra de forma que, según la secuencia de acciones de la sutura,  el cirujano realice las acciones de la mano derecha y el robot las de la mano izquierda.
Directors:	Prof. Victor F. Muñoz Martinez Dr. Isabel Garcia Morales
Date:	June 2012
Department:	System Engineering and Automation
Faculty:	High Technic School of Industrial Engineering
Center:	University of Malaga

 

Design and Implantation of a Multimodal System for a Robot Assistant
Author:	Mª Belen Estebanez Campos
Abstract:	Esta tesis trata el problema de la interfaz persona–máquina en la robótica médica, concretamente en el campo de la cirugía laparoscópica en solitario. Para este ámbito de aplicación, resulta necesario evitar al cirujano el manejo de dispositivos complejos que le dificultan y distraen de su tarea quirúrgica habitual. Para conseguir este objetivo, se propone una interfaz multimodal capaz de interpretar los gestos quirúrgicos y los comandos de voz, imitando la forma en la que un asistente humano se relaciona con el cirujano principal. Los sistemas de reconocimiento de maniobras y de voz que forman parte de la interfaz multimodal propuesta han sido implantados en un asistente quirúrgico de dos brazos, de tal manera que se ha validado el funcionamiento del mismo con la realización de experimentos in-vitro al simular las tareas quirúrgicas que aparecen en el protocolo de colecistectomía, concretamente la sutura.
Directors:	Prof. Victor F. Muñoz Martinez Dr. Isabel Garcia Morales
Date:	March 2013
Department:	System Engineering and Automation
Faculty:	High Technic School of Industrial Engineering
Center:	University of Malaga

 

Smart Navigation on Surgical Robotics
Author:	Carlos J. Perez del Pulgar Mancebo
Abstract:	Esta tesis trata el problema de la navegación de instrumentos quirúrgicos mediante plataformas robóticas teleoperadas en cirugía de un solo puerto. En concreto, se propone un método de navegación que dispone de un centro de rotación remoto virtual, el cuál coincide con el punto de inserción de los instrumentos (punto de fulcro). Para estimar este punto se han empleado las fuerzas ejercidas por el abdomen en los instrumentos quirúrgicos, las cuales han sido medidas por sensores de esfuerzos colocados en la base de los instrumentos. Debido a que estos instrumentos también interaccionan con tejido blando dentro del abdomen, lo cual distorsionaría la estimación del punto de inserción, es necesario un método que permita detectar esta circunstancia. Para solucionar esto, se ha empleado un detector de interacción con tejido basado en modelos ocultos de Markov el cuál se ha entrenado para detectar cuatro gestos genéricos. Por otro lado, en esta tesis se plantea el uso de guiado háptico para mejorar la experiencia del cirujano cuando utiliza plataformas robóticas teleoperadas. En concreto, se propone la técnica de aprendizaje por demostración (Learning from Demonstration) para generar fuerzas que puedan guiar al cirujano durante la resolución de tareas específicas.
Directors:	Prof. Victor F. Muñoz Martinez Dr. Isabel Garcia Morales
Data:	December 2015
Department:	System Engineering and Automation
Faculty:	High Technic School of Industrial Engineering
Center:	University of Malaga

 

Smart Camera Robotic Assistant for Laparoscopic Surgery
Author:	Irene Rivas Blanco
Abstract:	Esta tesis doctoral presenta el diseño e implementación de un asistente robótico inteligente para colaborar con el cirujano en un entorno quirúrgico real. En primer lugar, se presenta el diseño de un sistema robótico camarógrafo novedoso que permite aumentar las capacidades de los sistemas actuales. Dicho sistema robótico está basado en un robot cámara intra-abdominal que se introduce por completo en el abdomen del paciente y se puede mover libremente a lo largo de toda la cavidad abdominal mediante interacción magnética con un imán externo. Con el objetivo de dotar a la cámara de autonomía, el imán externo se encuentra acoplado al efector final de un brazo robótico, que controla el desplazamiento de la cámara. De esta manera, el asistente robótico que se propone en esta tesis cuenta con seis grados de libertad, permitiendo obtener no solo un mayor campo de visión que con los sistemas de visión actuales, sino también la posibilidad de observar una misma escena desde nuevas perspectivas.
Directors:	Prof. Victor F. Muñoz Martinez Dr. Giuseppe Tortora
Data:	July 2017
Department:	System Engineering and Automation
Faculty:	High Technic School of Industrial Engineering
Center:	University of Malaga