Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Het da Vinci Xi chirurgisch robotsysteem van Intuitive Surgical Inc. wordt gebruikt in een breed scala van minimaal invasieve chirurgie. De vier robotarmen kunnen uitgerust worden met gespecialiseerde EndoWrist instrumenten die de chirurg in staat stellen om met meer behendigheid operaties uit te voeren. Intuitive Surgical ontwierp ook een minder complexe da Vinci onderzoekskit welke bestaat uit onderdelen van de eerste generatie van het da Vinci systeem. Deze onderzoeksopstelling is speciaal ontworpen voor onderzoeksinstellingen en universiteiten en wordt gebruikt voor onderzoek in niet-klinische omgevingen. De Katholieke Universiteit van Leuven (KU Leuven) heeft niet geappliqueerd voor deze kit aangezien ze zelf de volledige controle over het design wenst te hebben. Deze thesis focust op het ontwerpen van een aandrijfmechanisme voor de EndoWrist Xi chirurgische instrumenten gebruikt in het da Vinci Xi systeem. De robotarmen en andere aspecten van het da Vinci systeem worden buiten beschouwing gelaten. Het Maryland Bipolar Forceps instrument wordt gebruikt als referentie. Een mechanische aandrijving met capstan kabeloverbrenging en gespecialiseerd instrument koppelmechanisme werd ontworpen. Vier motoren worden gebruikt om de vier vrijheidsgraden van de eindeffector (roll, pitch, yaw en open/dicht) aan te sturen. Om het instrument op een gecontroleerde manier aan te sturen werd een controle programma ontworpen. Dit controle-algoritme werd geschreven door gebruik te maken van de grafische programmeeromgeving LabVIEW van National Instruments. De motoren worden aangestuurd met behulp van EPOS2 motor drives van maxon motors, dewelke worden verbonden met een CompactRIO controller van National Instruments. Deze CompactRIO staat op zijn beurt in verbinding met het controle programma. De communicatie tussen de verschillende modules gebeurt volgens het CANopen bus-systeem. Om een beter beeld te scheppen van de mogelijke bewegingen van het EndoWrist instrument werden de voorwaartse kinematica en de Jacobiaan brekend. Deze worden gebruikt voor het analyseren van het werkingsgebied en de manipuleerbaarheid van het instrument. Door de interne kabeloverbrenging van de EndoWrist instrumenten is er een samenhang tussen de verschillende vrijheidsgraden. Om deze samenhang te kwantificeren werd een experiment uitgevoerd. Aan de hand van de resultaten uit dat experiment werd een omzettingsalgoritme opgesteld en geïmplementeerd in het controleprogramma. Dit algoritme zorgt ervoor dat de ongewenste bewegingen weggefilterd worden. Een functioneel prototype werd gebouwd en getest. Het ontwerp werd onderworpen aan een speling-analyse op het overbrengingsmechanisme, alsook aan een algemene nauwkeurigheidstest van het volledige systeem. Hieruit kon besloten worden dat de opstelling voldoende functioneerde maar dat nog enkele verbeteringen aan het design uitgevoerd kunnen worden. Zo kan bijvoorbeeld het controleprogramma verbeterd worden om een nauwkeurigere aansturing te bekomen, maar ook algemene vereenvoudigingen zoals een ideale motorselectie met vereenvoudigde elektronica en de mogelijkheid om haptische feedback te creëren zouden toegevoegd kunnen worden.