طراحي و ساخت ابزار رباتيك سه درجه آزادي براي كمك به معاينات لمسي پالپيشن

Design and fabrication of a 3DOF robotic device to help the palpation experiments

در معاينات پالپيشن، يكي از موارد اصلي در كنار دقت بالاي دستگاه، قابليت دسترسي آن به ‌تمامي نقاط شكم بيمار مي¬باشد، در اين پژوهش روند طراحي و ساخت ابزار رباتيك سه درجه آزادي كارتزين حامل دستگاه پالپيشن براي كمك به اين معاينات ارائه شده است. در هنگام معاينات، مختصات هندسي هر نقطه از شكم براي مطالعات هپتيكي در آينده قابل ‌دسترسي است. اين ابزار به گونه¬اي طراحي‌ شده است كه بيمار در زير آن قرار مي¬گيرد و از اين طريق پزشك و ابزار پالپيشن به بدن بيمار مسلط خواهند شد. در طراحي مكانيكي ابزار، براي ساخت درجه آزادي كارتزين XY، از مكانيزم حركتي CoreXY استفاده شده است. اين مكانيزم با استفاده از دو موتور پله¬اي به همراه يك تسمه دو درجه آزادي كارتزين با دقت بالا رو توليد مي¬كند. براي ايجاد اين مكانيزم از اتصالات ديگري مانند قرقره، شفت و بلبرينگ هاي خطي نيز استفاده شده است. همچنين درجه آزادي سوم كارتزين Z كه براي انتقال صفحه CoreXY به سمت بالا يا پايين مي¬باشد، با استفاده از دو موتور پله¬اي و سه ليداسكرو ساخته شده است. در بخش الكترونيكي ابزار، از برد آردوينو مگا 2560، شيلد Ramps v1.4، چهار عدد استپر موتور و سه عدد درايور DRV8825 استفاده شده است. با ارتباط مجموعه الكترونيكي با كامپيوتر، كنترل و ارسال فرمان حركتي به ابزار توسط اپراتور و در محيط سريال مانيتور آردوينو قابل دسترسي است. در نهايت با استفاده از ابزار رباتيك سه درجه آزادي ساخته شده انجام معاينات پالپيشن با دقت و سهولت بيشتري قابل اجرا خواهد بود.

In palpation, being accessible to every points of patient’s abdomen, is one the essential items beside of high accuracy of the instrument. Therefore, for helping these examinations, a 3-DOF Cartesian robotic device carrying palpation instrument is designed and constructed. Using 3-DOF robotic device, every point’s geometrical coordinates is available for the future haptic studies. For using this instrument, the patient is placed underneath of the robotic device and the doctor can reach the patient’s abdomen through the palpation device. In mechanical design of the device, the CoreXY have been used for the driving mechanism of XY coordinates. Using two stepper motors and a belt, CoreXY produces high precision motion. Also Z direction of the device for moving the CoreXY plate up and down, two stepper motors and three lead screws have been used. In electrical design of the device, Arduino Mega 2560, Ramps v1.4 Arduino shield, four stepper motors and three DRV8825 for driving the motors have been used. At last, according to the 3-DOF robotic device and simultaneous use of the palpation device, this paper is considered as a step forward for doing palpation examination.