Análise cinemática e planificação de movimentos de um robô endoscópico accionado electromagneticamente

• Autor(a) principal: Pinheiro, Elisa
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/6153
• topic: Robô hiper-redundante; Análise cinemática; Planificação de movimentos e suavidade

Nos últimos anos, o desenvolvimento e aperfeiçoamento dos dispositivos endoscópicos, capazes de observar o intestino humano na totalidade têm sido alvo de grande progresso. Estes ocorreram no domínio da miniaturização, da autonomia, do sistema de iluminação e da captação de imagens. O dispositivo mais recente é a cápsula endoscópica, apresenta baixa autonomia, ausência de sistemas de remoção e falta de materiais para biópsia ou tratamento de regiões tecidulares afectadas. Contudo, os investigadores têm trabalhado no desenvolvimento de sistemas robotizados que diminuam o desconforto e os perigos que advêm do uso do endoscópio convencional, assim como de todas as lacunas da cápsula endoscópica. Por isso, o Dr. David de la Fuente Diez projectou um robô endoscópico hiper-redundante de reduzidas dimensões que se move suavemente ao longo de todo o tubo digestivo. Este robô apresenta um sistema de fixação às paredes do lúmen intestinal, que possibilita a monitorização, a biópsia e o tratamento de regiões tecidulares. Como o robô se encontra em fase de desenvolvimento, neste trabalho realiza-se o estudo e a planificação de movimentos do robô endoscópico hiper-redundante, mantendo um dos seus extremos fixo. Para tal, determina-se o modo de locomoção do robô, usando a cinemática directa e inversa, de modo a conhecer a localização espacial e o comportamento dos seus elementos, descrevendo movimentos com baixo custo energético e elevada suavidade. Os algoritmos utilizados para a análise cinemática foram métodos heurísticos realizados através do software de computação numérica MATLAB. In the last few years, the development and perfecting of endoscopic devices, which are capable of observing the human intestine in its entirety, have greatly progressed. This progress has taken place in what concerns miniaturization, autonomy, illumination system and image capture. The latest device is the endoscopic capsule, with a low autonomy, no removal systems and no materials for the biopsy or treatment of afflicted tissue areas. Researchers have, however, been working in developing robot systems that lessen the discomfort and reduce the risks of using a conventional endoscope, as well as the shortcomings of endoscopic capsules. As such, Dr David de la Fuente Diez has designed a hyper-redundant endoscopic robot of small dimension which moves smoothly along all of the digestive tract. This robot possesses a system which allows it to hold on to the walls of the intestinal lumen, enabling the monitoring, biopsy and treatment of tissue areas. As the robot is still being developed, this essay studies and plans the movements of the hyper-redundant endoscopic robot, while keeping a fixed extremity. For this purpose, the robot’s mode of locomotion is determined by using direct and inverse kinematic so as to determine the spatial location and behaviour of its elements, performing highly smooth movements at a low energy cost. The algorithms used for kinematic analysis were heuristic methods performed by numerical computation software MATLAB.