- 8
- МЕХАНИЗМ МАНИПУЛЯТОРА С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В РОБОТИЗИРОВАННОМ ХИРУРГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
- Механизм манипулятора с параллельной структурой для использования в роботизированном хирургическом комплексе / Г. С. Филиппов, К. А. Шалюхин, Г. В. Рашоян, В. А. Глазунов, С. А. Скворцов, А. К. Алёшин // Технологии и качество. 2021. № 1(51). С. 46–51. https://doi.org/10.34216/2587-6147-2021-1-51-46-51
- DOI: https://doi.org/10.34216/2587-6147-2021-1-51-46-51
- УДК: 004.5:616-089
- Дата приема статьи в публикацию: 11.03.2021
- Аннотация: В статье рассматриваются механизмы параллельной и параллельно-последовательной структуры, в том числе конкретные поступательно-направляющие, плоские, сферические механизмы параллельной структуры с тремя степенями свободы, модификации роботов Delta различных производителей. Приводятся наиболее известные исследования роботов параллельно-последовательной структуры. Рассматриваются системы Mazor Renaissance и Mazor X Robotic для роботизированного ассистирования при проведении хирургических операций на позвоночнике. Кратко приводится методика синтеза механизмов параллельно-последовательной структуры с пятью степенями свободы. Приводятся примеры синтезированных схем механизмов и трехмерных схем, синтезированных с применением моделирования в системе автоматизированного проектирования Компас 3D. Рассматривается схема механизма параллельно-последовательной структуры с пятью степенями свободы для роботизированного ассистирования при проведении малоинвазивных операций, который может быть использован как альтернатива платформе daVinci Surgical System. Приводится пример моделирования решения обратной задачи о положениях, прямой и обратной задачи о скоростях и прямой и обратной динамической задачи в системе MathCad, результат моделирования движения выходного звена в различных исходных условиях. Показываются результаты экспериментальных исследований с использованием опытного образца механизма.
- Ключевые слова: механизм параллельной структуры, синтез и анализ, динамическая задача, механизм параллельно-последовательной структуры, роботизированный хирургический комплекс, математическое моделирование, роботы параллельно-последовательной структуры
- Список литературы: 1. Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации : утв. Указом Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642 // СПС «КонсультантПлюс». URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_207967 (дата обращения: 20.10.2020). 2. Прогноз научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года : утв. Правительством РФ 3 января 2014 г. // СПС «КонсультантПлюс». URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_157978 (дата обращения: 20.10.2020). 3. Транспедикулярная фиксация позвоночника (2020) // Хирургия позвоночника. Гомель. URL: https://pozvonok.by/lechenie/chto-takoe-transpedikulyarnyj-fiksator-tpf (дата обращения: 30.03.2021). 4. Робот-ассистированная хирургия в лечении больных с опухолями позвоночника / Э. Р. Мусаев, А. К. Валиев, К. А. Борзов, Д. И. Сафронов // Клиническая и экспериментальная хирургия : журнал им. академика Б. В. Петровского. 2015. № 4(10). С. 53–55. 5. Robotic assisted surgeries for the treatment of spine tumors / X. Hu, T. J. Scharschmidt, D. D. Ohnmeiss, I. H. Lieberman // International Journal of Spine Surgery. 2015. Vol. 9, nr 1. URL: http://www.ijssurgery.com/content/ijss/9/1.full.pdf (дата обращения: 15.01.2021). 6. Bone-mounted miniature robotic guidance for pedicle screw and translaminar facet screw placement: Part 1.Technical development and a test case result / I. H. Lieberman, D. Togawa, M. M. Kayanja et al. // Neurosurgery. 2006. Vol. 59, iss. 3. P. 641–650. 7. Clinical acceptance and accuracy assessment of spinal implants guided with SpineAssist surgical robot: retrospective study / D. P. Devito, L. Kaplan, R. Dietl et al. // Spine. 2010. Vol. 35, nr 24. P. 2109–2115. 8. Perioperative course and accuracy of screw positioning in conventional, open robotic-guided and percutaneous roboticguided, pedicle screw placement / S. R. Kantelhardt, R. Martinez, S. Baerwinkel et al. // European Spine Journal. 2011. Nr 20. P. 860–868. 9. Assessment of pedicle screw placement accuracy, procedure time, and radiation exposure using a miniature robotic guidance system / I. H. Lieberman, M. A. Hardenbrook, J. C. Wang, R. D. Guyer // Journal of Spinal Disorders and Techniques. 2012. Vol. 25, nr 5. P. 241–248. 10. Percutaneous placement of pedicle screws in the lumbar spine using a bone mounted miniature robotic system: first experiences and accuracy of screw placement / I. Pechlivanis, G. Kiriyanthan, M. Engelhardt et al. // Spine. 2009. Vol. 34, nr 4. P. 392–398. 11. Sukovich W., Brink-Danan S., Hardenbrook M. Miniature robotic guidance for pedicle screw placement in posterior spinal fusion: early clinical experience with the SpineAssist // International Journal of Medical Robotics. 2006. Nr 2. P. 114–122. 12. Hu X., Ohnmeiss D. D., Lieberman I. H. Robotic-assisted pedicle screw placement: lessons learned from the first 102 patients // European Spine Journal. 2013. Nr 22(3). P. 661–666. 13. Наш ответ Да Винчи. Российские ученые разрабатывают настоящего робота-хирурга / Ю. Медведев // Российская газета. 2019. № 66(7824). 14. Parallel and Sequential Structures of Manipulators in Robotic Surgery / E. I. Veliev, R. F. Ganiev, V. A. Glazunov, G. S. Filippov // Doklady Physics. 2019. Vol. 64, nr 3. P. 106–109. 15. Глазунов В. А. Механизмы параллельной структуры и их применение: робототехнические, технологические, медицинские, обучающие системы : монография. – Ижевск : Ижевский институт компьютерных исследований, 2018. – 1036 с. 16. Филиппов Г. С., Глазунов В. А., Ласточкин А. Б. Механизм параллельной структуры с 5 степенями свободы для вертебральных операций и аддитивных технологий // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2018. № 10(259). C. 55–60. 17. Разработка и решение задачи о положениях механизма параллельно-последовательной структуры для хирургических операций как альтернативы роботу da Vinci / Е. И. Велиев, Р. Ф. Ганиев, В. А. Глазунов, Г. С. Филиппов, А. Н. Терехова // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2019. № 4. С. 3–13. 18. Разработка роботов-ассистентов для хирургических операций / В. А. Глазунов, Л. В. Гаврилина, Г. С. Филиппов, П. А. Швец, В. Ф. Юдкин // Русский инженер. 2020. № 4(69). С. 43–45. 19. Патент РФ на полезную модель № 191807 РФ Пространственный механизм параллельной структуры с пятью степенями свободы / Филиппов Г. С., Глазунов В. А., Алешин А. К., Левин С. В., Рашоян Г. В., Шалюхин К. А., Скворцов С. А., Филиппов О. С., Гаврюшин С. С., Григорьянц А. Г. Опубл. 22.08.2019, Бюл. № 24. 20. Филиппов Г. С. Научное обоснование и разработка механизмов параллельно-последовательной структуры для многокоординатных манипуляционных систем : дис. … д-ра техн. наук. М., 2019. 324 с.