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Design of Surgical Robots

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It consists of a series of essays about the design requirements a robot should have in order to act as an assistant in the minimally invasive surgery. Aspects such as the functionality, kinematic structure, and compatibility with the operating room space are specifically defined. These essays were focused on both the laparoscopic surgery and the transurethral resection of the prostate.

 

JOURNALS AND BOOKS

 

CONFERENCES

  • V.F. Muñoz, J. G. de Gabriel, J. F. Lozano, A. García-Cerezo (1999). Aplicaciones Médicas de un Robot Manipulador. XX Jornadas de Automática’99. ISBN 84-699-3163-6. pp 173-178. Salamanca. Septiembre de 1.999.
  • V.F. Muñoz, C. Vara-Thorbeck, J. G. DeGabriel, J.F. Lozano, E. Sánchez-Badajoz, A. García-Cerezo, R. Toscano, A. Jimenez-Garrido. (2000) A Medical Robotics Assistant for Minimally Invasive Surgery. IEEE International Conference on Robotics and Automation. ISBN 0-7803-5889-9. pp 2901-2906. San Francisco, EE.UU. Abril de 2000. DOI: 10.1109/ROBOT.2000.846468.
  • V.F. Muñoz, C. Vara-Thorbeck, J. G. DeGabriel, J.F. Lozano, I. García-Morales, R. Molina-Mesa, C. Perez-del-Pulgar, J. Serón-Barba, M. Azouaghe. (2001) Design and control of a robotic assistant for laparoscopic surgery. 9th International Symposium On Intelligent Robotic Systems (SIRS’2001). ISBN 2-907801-01-5. pp 393 – 401.Tolouse, Francia. Julio de 2001.
  • V. F. Muñoz, J. Gómez de Gabriel, J. Fernández Lozano, I. García Morales, C. Pérez del Pulgar, M. Azouaghe (2001). Diseño y Control de un asistente robótico para cirugía laparoscópica. XXII Jornadas de Automática’01. ISBN 84-699-4593-. Bellaterra, Barcelona. Septiembre de 2001.
  • V. F. Muñoz, J. Gómez de Gabriel, J. Fernández Lozano, M. Azouaghe, I. García Morales, C. Pérez del Pulgar (2002). On laparoscopic robot design and validation. Third International NAISO Symmosium on Engineering of Inteligent Systems. Málaga, España. Septiembre 2002.
  • J. M. Gómez De Gabriel, J. J. Fernández Lozano, V. F. Muñoz, I. García Morales, J. Morales Rodríguez, A. J. García Cerezo (2003). Sistema robótico modular de asistencia a la cirugía laparoscópica. XXIV Jornadas de Automática’03. ISBN 84-931846-7-5. León. Septiembre de 2003.
  • B. Estébanez, E. Bauzano, V. Muñoz, I. García Morales, P. del Saz, L. Guerrero, C. Casado, E. Nuño, CISOBOT: Asistente robótico para la cirugía en solitario, XXVII Congreso Anual de la Sociedad Española de Ingeniería Biomédica (CASEIB), Cádiz, 18-20 Noviembre, 2009, pp. 221-224.
  • V.F. Muñoz, B. Estebanez, I. García, E. Bauzano, Cisobot: Robot Asistente dotado con interface inteligente basado en modelos de maniobras quirúrgicas, Workshop Robot’09, Barcelona, 23-24 Noviembre. 
  • I. Rivas, V.F. Muñoz, I. García-Morales. Diseño y calibración de un asistente robótico para cirugía laparoscópica en solitario. XXXII Jornadas de Automática. Sevilla, septiembre de 2011.
  • I. Rivas-Blanco, P. del Saz-Orozco, I. García-Morales, V.F. Muñoz. Sistema Robótico para Técnicas de Cirugía de Puerto Único. XXXIII Jornadas de Automática 2012. Vigo Fecha: Septiembre 2012.
  • Rivas, I., del Saz-Orozco, P., E., García Morales I., Muñoz V.F. Robotic System for Single Incision Laparoscopic Surgery. 38th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, IECON 2012. Montreal, Canadá Fecha: Octubre, 2012. DOI: 10.1109/IECON.2012.6389138. 
  • E. Bauzano; B. Estebanez; I. García-Morales; V.F. Muñoz Martínez. Asistencia de Robots Colaborativos para Procedimientos de Sutura Vía Cirugía Mínimamente Invasiva. XXXIV Jornadas de Automática 2013. Tarrassa Fecha: Septiembre 2013
  • M. Cuevas-Rodríguez; I. Rivas-Blanco; E. Bauzano; J. Gómez-deGabriel; V.F. Muñoz. Incorporación de un Sistema de Mini-Robots a la Cirugía Laparoscópica de Incisión Única. XXXIV Jornadas de Automática 2013. Tarrassa Fecha: Septiembre 2013.
  • I. Rivas-Blanco; M. Cuevas-Rodríguez; E. Bauzano-Núñez; J. Gómez-deGabriel; V.F. Muñoz-Martínez. Single Incision Laparoscopic Surgery Using a Miniature Robotic System. XIII Mediterranean Conference on Medical and Biological Engineering and Computing (MEDICON 2013). Sevilla, España Fecha: 25-28 Septiembre 2013. DOI: 10.1007/978-3-319-00846-2_26.
  • I. Rivas-Blanco, B. Estebanez, M. Cuevas-Rodríguez, E. Bauzano, V.F. Muñoz. Hacia un asistente robótico quirúrgico. 6º Simposio CEA de Bioingeniería 2014. Granada Fecha: Junio 2014.
  • I. Rivas-Blanco, B. Estebanez, M. Cuevas-Rodríguez, I. Garcia-Morales, V.F. Muñoz. Evaluación y experimentación in-vitro de un asistente camarógrafo para técnicas de cirugía laparoscópica de puerto único. XXXV Jornadas de Automática 2014. Valencia Fecha: 3-5 de Septiembre 2014. ISBN: 978-84-697-0589-6.
  • M. Cuevas-Rodríguez, B. Estebanez, E. Bauzano, I. Rivas-Blanco, I. Garcia-Morales, V.F. Muñoz, L.D. Lledo, J.M. Integración de una plataforma robótica de asistencia al cirujano en operaciones laparoscópicas de puerto único. XXXV Jornadas de Automática 2014. Valencia Fecha: 3-5 de Septiembre 2014. ISBN: 978-84-697-0589-6.
  • I. Rivas-Blanco, M.C. López-Casado, E. Bauzano, V.F. Muñoz. Hacia un Asistente Robótico Quirúrgico Cognitivo. XXXVII Jornadas de Automática 2016. Madrid Fecha: 7-9 Septiembre 2016. ISBN: 978-84-617-4298-1.

 

 

Movements Control of the Instruments

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These works are devoted to the problem of positioning the laparoscopic tool tip inner the abdomen of the patient. More specifically, they focus on the control movement problem of a robotic assistant equipped with a specific wrist mechanism. If that mechanism consists of a passive wrist, it is impossible to measure how long the tool is inserted into the patient. Likewise, due to this question some problems appear in order to orientate the laparoscopic tool depending on the desired inputs. Following papers propose different control strategies to solve the difficulties previously introduced.

 

JOURNALS

 

CONFERENCES

 


Autonomous Planning

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This section encompasses all those essays based on the automation of tasks in a surgical area. This way, the autoguidance system allows calculating a free-obstacle trajectory of the robot’s tool to a specific point, depending on the task carried out. On the other hand, the research also studies the automatic recognition of the surgeon’s actions so that the robot can semiautonomously assist him, for instance, in suture procedures in which the robot will have to execute certain supporting actions making the surgeon’s task easier.

 

JOURNALS AND BOOKS

 

CONFERENCES

 

 

Fault Tolerant Control Architectures

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It entails a series of essays about the implantation of a motion control system in the ERM robot. A critical aspect in this kind of applications is that related to the safety. So, the study of the possible faults and consequences that may appear during the robot’s normal functioning, the way of detecting them, and how to recover them are the subject matters included in the following articles. It must be emphasized that the achieved results have been essential for the incorporation of the developed medical robot in the human clinical medicine.

 

CONFERENCES

  • V. F. Muñoz, I. Garcia-Morales, J. Fernandez-Lozano, J. Gomez-de-Gabriel, A. Garcia-Cerezo (2004) Risk Analysis for Fail-Safe Architecture Design in Surgical Robotics. ISORA 2004 10th International Symposium on Robotics and Applications. Sevilla, España. Julio 2004.
  • J. Fernández Lozano, V. F. Muñoz. J. M. Gómez De Gabriel, I. García Morales, C. Pérez del Pulgar, D. Melgar, A. J. García Cerezo (2004). Supervisión local y remota de un sistema de cirugía asistida por computador. XXV Jornadas de Automática’04. ISBN 84-688-7460-4. Ciudad Real. Septiembre de 2004.
  • V. F. Muñoz. J. M. Gómez De Gabriel, J. Fernández Lozano, I. García Morales, C. Vara Thorbeck, A. J. García Cerezo (2004). Control de movimientos en un robot quirúrgico a prueba de fallos. XXV Jornadas de Automática’04. ISBN 84-688-7460-4. Ciudad Real. Septiembre de 2004.
  • J.J. Fernández Lozano, I. García Morales, V.F. Muñoz, L. Molina Pastrana, J.M. Gómez de Gabriel, A. García Cerezo (2007) Plataforma para el Desarrollo de Técnicas de Detección e Identificación de Fallos en Robots Quirúrgicos. XXVIII Jornadas de Automática 2007. Huelva. Septiembre de 2007.
  • E. Bauzano, V.F. Muñoz, I. Rivas-Blanco (2011). Sistema Tolerante a Fallos para el Control con Realimentación de Fuerzas en un Robot Asistente. XXX Jornadas de Automática, Sevilla. Septiembre, 2011.

 

 

Human-Machine Interfaces

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It details an emerging line of the research team that designs and explores the different kind of interfaces for the communication between the surgeon and the surgical assistant in the minimally invasive surgery. This way, apart from the design and construction phase of the interface, an in-vitro evaluation test of the interface is also performed. It is emphasized the use of the PDA to manage and collect the robot’s data and to use new ways of data transmission from the remote interface to the robot.

 

JOURNALS

 

CONFERENCES

 

 

Telesurgery

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The following essays describe the methods for surgical assistant teleoperation in laparoscopic surgery. Methods like the robot’s remote guidance through a laparoscopic image or a master arm were specifically studied. Likewise, the design of architectures for teleoperation in this kind of surgery and the problem of transport delays were also raised.

 

JOURNALS AND BOOKS

  • E. Sánchez-Badajoz, A. Jiménez-Garrido, V.F. Muñoz, J. Gómez-Degabriel, A. García-Cerezo (1998). Resección Transuretral Mediante Control Remoto. Archivos Españoles de Urología. Tomo 51, Num. 5, Junio 1998. ISSN: 0004-0614. Archivos Españoles de Urología. pp 445-448. Citas: 3.
  • E. Sanchez-Badajoz, A. Jiménez-Garrido, F. García-Vacas, V. F. Muñoz, J.G. DeGabriel, J.F. Lozano, A. García-Cerezo (2002). Nuevo brazo maestro para la resección transuretral mediante robot. Archivos Españoles de Urología. Tomo 55, Num. 10, Mayo 2002. ISSN: 0004-0614. Archivos Españoles de Urología. Citas: 1.
  • J.M. Gómez de Gabriel, V. F. Muñoz, F.J. Domínguez, J. Serón Barba (2007) Technologies for a Telesurgery Laboratory Implementation. Advances In Telerobotics. pp. 403-414. Ed. M. Ferre, M. Buss, R. Aracil, C. Melchiorri, C. Balaguer. ISBN: 978-3-540-71363-0. Springer Tracts in Advanced Robotics , Vol. 31. DOI: 10.1007/978-3-540-71364-7_24.
  • C.J. Pérez-del-Pulgar, I. García-Morales, I. Rivas-Blanco, V.F. Muñoz. Navigation Method for Teleoperated Single Port Access Surgery Robotic Platforms with Soft Tissue Interaction Detection. IEEE Systems Journal. pp. 1-12. DOI: 10.1109/JSYST.2016.2570118.

 

CONFERENCES

  • V.F. Muñoz, J. Gomez de Gabriel, J. Fernández Lozano, I. García Morales, C. Pérez del Pulgar, M. Azouaghe (2002). Development of a telerobotic cameraman manipulator for laparoscopic surgery. 15th IFAC WORLD CONGRESS. Barcelona (España). Julio 2002.
  • J. Fernández-Lozano, J.M. Gomez-Degagriel, V.F. Muñoz, A. García-Cerezo, C. Vara (2002) A telerobotic system for remote surgical collaboration with communication delays. 7th ESA Workshop on Advanced Space Technologies for Robotics and Automation (ASTRA 2002). ESTEC, Noordwijk, Holanda. Noviembre 2002.
  • J. Fernández-Lozano, J.M. Gómez-de-Gabriel, V. F. Muñoz, A. García-Cerezo, C. Vara-Thorbeck (2004) An Integrated Architecture for Tele-Collaboration in Robotic Assisted Minimally Invasive Surgery. ISORA 2004 10th International Symposium on Robotics and Applications. Sevilla, España. Julio 2004.
  • J.M. Gómez de Gabriel, V.F. Muñoz, F.J. Domínguez, J. Serón (2005) Sistemas de transmisión de vídeo para telemedicina. Simposio de Ingeniería de Sistemas y Automática en Bioingeniería, SISAB’2005. Granada. Septiembre de 2005.
  • J. Serón, F.J. Domínguez, J.M. Gómez de Gabriel, V. F. Muñoz (2005). Implantación de un sistema de telecirugía. Simposio de Ingeniería de Sistemas y Automática en Bioingeniería, SISAB’2005. Granada. Septiembre de 2005.
  • E. Bauzano, A. Fernandez-Iríbar, M.C. Lopez-Casado, J. Klein, A. Renteria, V.F. Muñoz. Integración de Dispositivos en un Robot Quirúrgico Teleoperado mediante ROS. XXXVI Jornadas de Automática 2015. Bilbao Fecha: 2-4 de Septiembre 2015.

 

 

Clinical Essays

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These essays consist of researches carried out with ISA and ERM robots. The ISA robot was tested in animals for experimentation purposes, and it was used for carrying out clinical essays in laparoscopic and cystoscopic interventions. The ERM robot was used in human clinical medicine, and it was tested with thirty two patients in clinical trials.

 

JOURNALS

  • A. Jiménez-Garrido, E. Sánchez-Badajoz,V.F. Muñoz, J. Gómez, J. Fernández, J. Casermeiro-Osuna (1999) Cistoscopia robotizada dirigida mediante la voz. Archivos Españoles de Urología. Tomo 52, Num. 4, Mayo 1999. ISSN: 0004-0614. Archivos Españoles de Urología. pp 374-378.
  • C. Vara-Thorbeck, V.F. Muñoz, R. Toscano, J.G. DeGabriel, J.F. Lozano, M. Felices, A. García-Cerezo (2001). A new robotic endoscope manipulator. Surgical Endoscopy. Ultrasonic and Interventional Techniques. Junio 2001. Volumen 15, número 9, pp 924-927. ISSN 1432-2218. Springer-Verlag. New York. DOI: 10.1007/s00464-001-0033-3.

 

CONFERENCES

  • V.F. Muñoz, I. García Morales, C.J. Pérez del Pulgar, J. Seón, J.M. Gómez de Gabriel, J.J. Fernández Lozano, A. García Cerezo, C. Vara, R. Toscano (2006). Resultados clínicos del uso de un robot en cirugía laparoscópica. XXVII Jornadas de Automática 2006. Almería. Septiembre de 2006.

 

 

Computer Vision

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CONFERENCES

  • O. Garcia and J. Civera, A. Güemes, V. Muñoz, and J. M. M. Montiel, Real-time 3D Modeling from Endoscope Image Sequences, Workshop on Advanced Sensing and Sensor Integration in Medical Robotics. Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Kobe, Japón Mayo, 2009.
  • O. G. Grasa, J. Civera, A. Güemes, V. Muñoz, J. M. M. Montiel. EKF Monocular SLAM 3D Modeling, Measuring and Augmented Reality from Endoscope Image Sequences. 5th Workshop on Augmented Environments for Medical Imaging including Augmented Reality in Computer-Aided Surgery; held jointly with 12th International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention, (MICCAI2009). Londres (Reino Unido). Septiembre 2009.

 

 

 

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