عنوان پایان‌نامه
طراحی و مدلسازی یک ابزار رباتیکی(هپتیک) به منظور کمک به معاینات لمسی(پالپیشن)
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2729;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64648
- تاریخ دفاع
- ۲۵ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- شیدا داوریا
- استاد راهنما
- محمد محجوب, فرشید نجفی
- چکیده
- معاینات لمسی (پالپیشن) به عنوان یک تکنیک دستی برای تشخیص بافت های بیمار از بافت های سالم می تواند مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به کاربردهای نوین ربات ها و سیستم های کنترلی در حوزه ی پزشکی، طراحی ابزارهایی دارای عملکرد لمسی از اهمیت خاصی به ویژه در تشخیص بیماری برخوردار است. در این تحقیق به طراحی و ساخت ابزاری برای کمک به معاینات لمسی پرداخته شده است. برای نیل به این هدف، براساس خصوصیات لازم برای ابزار مورد نظر به ویژه وزن کم و ابعاد کوچک، به طراحی ابزاری با مکانیزم کابلی پرداخته و جزئیات طرح ارائه شده به تفصیل شرح داده شده است. نحوه ی کار ابزار به گونه ای تعیین شده که با قرار گرفتن برروی سطح بدن، با فشردن آن به میزان مشخص، پارامترهایی همانند نیروی وارد شده و نیز میزان فشردگی را اندازه گیری و به این وسیله، به بدست آوردن پارامترهایی همانند سفتی کمک می نماید. به طراحی، ساخت قطعات و مونتاژ آن ها، راه اندازی ابزار و انتخاب عملگرها و حسگرها و نیز پیاده سازی مدار در این تحقیق پرداخته شده است. محرکه ی ابزار را یک موتور DC بدون هسته ی آهنی همراه با گیربکس تشکیل می دهد و اندازه گیری جابجایی به وسیله ی انکودر متصل به موتور و وجود رابطه خطی میان زاویه موتور و جابجایی نوک ابزار صورت می گیرد. برای اندازه گیری نیروی تماسی نیز از یک سنسور نیروی پیزو رزیستیو استفاده شده است. برای کنترل موقعیت و سرعت موتور، کنترلر PID به کار رفته است و ضرایب بهره ی آن به صورت تجربی تعیین شده اند. پس از کالیبره کردن ابزار، برای نشان دادن کارایی آن تست هایی برروی نمونه هایی از جنس سیلیکون با سفتی متفاوت و نیز بدن انسان صورت گرفته و در هر مورد نتایج به صورت نمودارهای نیرو جایجایی ارائه شده اند. تست های انجام شده به کمک ابزار نشان دهنده ی توانایی آن در تمیز دادن نمونه های با سفتی متفاوت و همچنین تشخیص جسم سخت درون نمونه و مکان آن میباشد. تست برروی بدن نیز توانایی ابزار را برای کار در شرایط واقعی و نیز کارایی آن را برای انجام عمل پالپیشن به خوبی نشان می دهد. واژه های کلیدی: معاینات لمسی (پالپیشن)، مکانیزم کابلی، سفتی، نمونه سیلیکونی.
- Abstract
- Palpation can be used as a manual technique for detecting of normal and abnormal tissues. According to the recent applications of the robotic and control systems in medical fields, the design and construction of a device mimicking the sense of touch is very important. In this project, a device has been designed and fabricated in order to use in Palpation examinations. A cable mechanism has been used in this device to enable it to be more weightless and smaller in size. The proposed design has been explained in detail. The device measures contact force and deflection of the tissue by touching the body and some parameters can be obtained such as stiffness of the tissue and so on. The device has been manufactured by using CNC machine. An ironless DC motor with gearbox has been used. The displacement is measured by the encoder connected to the motor and by considering the linear relation between the motor’s angle and displacement of the probe. The contact force has been measured by a piezo-resistive force sensor. A PID controller is used to control the motor position, speed and the gains of the PID are calculated experimentally. After the device has been calibrated, it is used to test on silicone samples with different stiffness and human body. In each case, results have been presented by force-displacement diagrams. The results show the device ability to distinguish between the samples of different stiffness. In addition, the device is able to detect hard object in the samples and its location. Furthermore, tests on the human body show the ability of the device in working properly in real conditions and its performance to use in palpation examinations. Keywords: palpation, cable mechanism, stiffness, silicon samples.
