Structure, Kinematics, and Prototyping of a Parallel Manipulator with a Remote Center of Rotation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A mechanism with a remote center of rotation, intended for use in medicine, and in particular, minimally invasive operations, is discussed. The basic mechanism consists of two parallelograms with common links, which allows the surgical instrument to duplicate the movement of the drive link of the mechanism. To ensure greater rigidity of the mechanism, it is proposed to introduce drive redundancy through the use of an additional RRR dyad with a drive pair. The position problem has been solved for the resulting mechanism. A 3D model and a prototype of the mechanism have been also presented.

About the authors

V. A. Glazunov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAN)

Email: pav.and.lar@gmail.com
Moscow, Russia

P. A. Laryushkin

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAN); Bauman Moscow State Technical University

Email: pav.and.lar@gmail.com
Moscow, Russia; Moscow, Russia

K. A. Shalyukhin

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAN)

Author for correspondence.
Email: pav.and.lar@gmail.com
Moscow, Russia

References

  1. Kuo C.-H., Dai J.S., Dasgupta P. Kinematic Design Considerations for Minimally Invasive Surgical Robots: An Overview // Int. J. of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 2012. № 8. P. 127.
  2. Essomba T., Nguyen Vu L., Wu C. Optimization of a Spherical Decoupled Mechanism for Neuro-Endoscopy Based on Experimental Kinematic Data // J. of Mechanics. 2020. № 36 (1). P. 133.
  3. Zhang X., Lehman A., Nelson C.A., Farritor S.M., Oleynikov D. Cooperative robotic assistant for laparoscopic surgery: CoBRASurge // Proceeding of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. 2009. P. 5540.
  4. Arbeille P., Ayoub J., Kieffer V., Ruiz P., Combes B., Coitrieux A., Herve P., Garnier S., Leportz B., Lefbvre E., Perrotin F. Realtime tele-operated abdominal and fetal echography in 4 medical centers from one expert center using a robotic arm & ISDN or satellite link // Proceedings of IEEE Int. Conf. on Automation Quality and Testing Robotics. 2008. № 1. P. 45.
  5. Ramrath L., Hofmann U.G., Schweikard A. Spherical Assistant for Stereotactic Surgery // Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems. 2007. P. 859.
  6. Harris S.J., Arambula-Cosio F., Mei Q., Hibberd R.D., Davies B.L., Wickham J.E.A., Nathan M.S., Kundu B. The Probot – an active robot for prostate resection // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 1997. № 211 (4). P. 317.
  7. Taylor R.H., Funda J., Larose D., Treat M. A telerobotic system for augmentation of endoscopic surgery // Proceedings of IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 1992. V. 3. P. 1054.
  8. Rosen J., Brown J.D., Chang L., Barreca M., Sinanan M., Hannaford B. The BlueDRAGON – A System for Measuring the Kinematics and the Dynamics of Minimally Invasive Surgical Tools In-Vivo // Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation. 2002. V. 2. P. 1876.
  9. Zong G., Pei V., Yu J., Bi S. Classification and Type Synthesis of 1-DOF Remote Center of Motion Mechanisms // Mechanism and Machine Theory. 2008. № 43 (12). P. 1585.
  10. Liu G., Lou Y., Li Z. Singularities of Parallel Manipulators: A Geometric Treatment // IEEE Transactions on Robotics and Automation. 2003. V. 19 (4). P. 579.
  11. Gosselin C.M., Angeles J. Singularity analysis of closed-loop kinematic chains // IEEE Transactions on Robotics and Automation. 1990. V. 6 (3). P. 281.
  12. Zlatanov D., Bonev I.A., Gosselin C.M. Constraint Singularities as C-Space Singularities // 8th Int. Symposium on Advances in Robot Kinematics (ARK 2002), 2002. P. 183.
  13. Zlatanov D., Bonev I., Gosselin C.M. Constraint singularities of parallel mechanisms // Proceedings of the 2002 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. 2002. V. 1. P. 496.
  14. Laryushkin P.A. Experimental Study of Force Transfer in a Delta-Type Mechanism with Four Degrees of Freedom // J. of Machinery Manufacture and Reliability. 2021. V. 50 (5). P. 379.
  15. Laryushkin P.A., Glazunov V.A. On the Estimation of Closeness to Singularity for Parallel Mechanisms Using Generalized Velocities and Reactions // 14th Int. Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science World Congress, IFToMM, 2015. 127160.
  16. Staciu S. Kinematics of the 3-RRR planar parallel robot // UPB Scientific Bulletin, Series D: Mechanical Engineering. 2008. № 70 (2). P. 3.
  17. Ohmura Y., Nakagawa M., Suzuki H., Kotani K., Teramoto A. Feasibility and Usefulness of a Joystick-Guided Robotic Scope Holder (Soloassist) in Laparoscopic Surgery // Visceral Medicine. 2018. № 34 (1). P. 37.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (84KB)
3.

Download (91KB)
4.

Download (45KB)
5.

Download (388KB)
6.

Download (739KB)
7.

Download (1MB)

Copyright (c) 2023 В.А. Глазунов, П.А. Ларюшкин, К.А. Шалюхин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».