Ingeniare: Revista Chilena de Ingeniería (Dec 2009)
MODELADO, SIMULACIÓN Y CONTROL DEL ROBOT PARA CIRUGÍA LAPAROSCÓPICA 'LAPBOT' MODELING, SIMULATION AND CONTROL OF SURGICAL LAPAROSCOPIC ROBOT 'LAPBOT'
Abstract
Este artículo presenta el modelado matemático y estructural, la simulación por computador y el control por par calculado del robot para cirugía laparoscópica ‘LapBot’, que ha sido desarrollado en el Grupo de Investigación de Automática Industrial de la Universidad del Cauca, Colombia. Inicialmente se muestra un resumen de los principales robots utilizados como asistentes para cirugías de laparoscopia en el mundo, y de cómo tratan ellos el problema del paso por la incisión practicada en la cavidad abdominal. Con base en lo anterior se describen los requerimientos que deben cumplir los robots de este tipo y a partir de éstos se diseña el robot LapBot. Se muestra el modelo cinemático y dinámico del robot LapBot, así como el modelo de la restricción espacial que representa el punto de incisión abdominal. Se implementa una estrategia de control basada en el modelo del robot (control por par calculado). Diversas trayectorias en un plano y en un espacio de tres dimensiones son utilizadas para validar tanto el modelo como el controlador.This paper presents the mathematical and structural model, simulation and computed torque control of the LapBot robot, developed by the Group of Investigation of Industrial Automatics, of the University of Cauca, Colombia. First, a summary of the principal surgery assistant robots of the world is presented, and how they solve the problem of passing through the incision into the abdominal cavity. Based on this, the conditions that must be fulfilled by the robots of this type is exposed, and from these conditions the LapBot robot is designed. Its kinematics and dynamics model is shown, as well as the mathematical spatial restriction that incision represents. A control strategy based on the model (computed torque control) is implemented. Several trajectories defined in a plane and in a three dimensions space are used to validate the model and the control.
