Diseño e implementación de un algoritmo de control de forma en un catéter hiper - redundante

Abstract

La tecnología y el enfoque actual de manipuladores biomédicos, incluye catéteres controlados por estructuras tubulares concéntricas preformadas o dirigidas por cables controlados a motor. Aunque ambos enfoques tienen éxito, todavía hay margen de mejora si se adopta un enfoque novedoso que incluya mecanismos hiper-redundantes compatibles. Por lo tanto, este trabajo presenta tres diseños modulares bioinspirados para troncales hiper-redundantes que pueden ofrecer un control de posición basado en segmentos, así como rigidez ajustable para obtener una alta maniobrabilidad en una estructura compacta y re-configurable. Además, un análisis cinemático y dinámico fue desarrollado para el control de la forma de todo el cuerpo del robot de tipo catéter, que fue simulado en un software de entornos 3D, con la obtención de datos que validaron el modelo general. Posteriormente se implementó un prototipo impreso en 3D, con el fin de que una versión sintética específica del modelo sea testeado en la realidad. A este arquetipo de ocho módulos se le implementó un algoritmo de control de coordenadas para cada módulo en tiempo real manipulado desde computador basándose en la morfología del esófago humano, con una simulación de inserción quirúrgica. Se identificó un error en posición del 2%, y de curvatura del 1.5% con dos puntos de control, y se proyecta mejorar la precisión de las coordenadas en un modelo futuro con puntos de control en cada módulo.