Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/11147/6994
Title: Design of a 2R1T mechanism with remote center of motion for minimally invasive transnasal surgery applications
Other Titles: Minimal invaziv transnazal cerrahi uygulamaları için uzak hareket merkezli 2R1T mekanizması tasarımı
Authors: Kiper, Gökhan
Dede, Mehmet İsmet Can
Yaşır, Abdullah
Keywords: Minimally invasive surgery
Surgical robot
Remote center of motion
Parallel manipulators
Non-parasitic motion
Issue Date: Jul-2018
Publisher: Izmir Institute of Technology
Source: Yaşır, A. (2018). Design of a 2R1T mechanism with remote center of motion for minimally invasive transnasal surgery applications. Unpublished master's thesis, Izmir Institute of Technology, Izmir, Turkey
Abstract: In minimally invasive surgery, use of robotic manipulators is becoming more and more common in order to have more precise operations and better post-operative processes. Such operations are often performed through an incision port (a pivot point) on the patient’s body. Since the manipulator should move about the pivot point, it should have a remote center of motion. In this regard, the main objective of this thesis is designing a 3-dof (degrees-offreedom) surgical robotic arm that is capable of 2R1T (R: rotation, T: translation) motion pattern and is structured as a remote center of motion mechanism for minimally invasive surgery applications. First, the structural synthesis of a 3-dof manipulator with 2R1T motion pattern is performed. The synthesized structures also can be used for any kind of 2R1T-type applications. Then, the manipulators with various kinematic structures are evaluated for a transnasal surgery according to several evaluation criteria such as feasibility of construction for a remote center of motion mechanism, ease of balancing, number of links, structural symmetry, decoupling of the joint inputs and the output motion of the platform and the number of actuators connected to the base. The best option is evaluated as a parallel manipulator with two 1 F0-system and one 1 F0-1 F∞-system leg structures. Afterwards, kinematic analysis of the spatial parallel manipulator is formulated with a simplified kinematic model consisting of three intersecting planes so that dimensional design is done for a desired dexterous workspace. Finally, constructional design is completed and a prototype is manufactured and tested.
Son yıllarda robot manipülatörlerin minimal invaziv cerrahi alanındaki kullanımı daha yüksek operasyon hassasiyetleri ve operasyon sonrasında daha hızlı iyileşme süreçleri sağladıklarından dolayı artış göstermiştir. Bu tip cerrahi operasyonlar hastanın vücuduna açılan ve pivot noktası olarak adlandırılan küçük bir delikten girilerek yapılmaktadır. Manipülatörün, bu nokta etrafında hareket etmesi gereksiniminden dolayı bir uzak hareket merkezine sahip olması gerekmektedir. Bu bağlamda bu tezin temel hedefi minimal invaziv cerrahi uygulamalarında kullanılmak üzere 3 serbestlik dereceli ve uzak hareket merkezi etrafında 2-dönme 1- öteleme (2R1T) hareketleri yapabilen bir cerrahi robot kol tasarlamaktır. İlk olarak, 2-dönme 1-öteleme hareketlerine haiz 3 serbestlik dereceli bir manipülatör için yapısal sentez yapıldı. Bu sentez sonucunda elde edilen mimariler aynı zamanda herhangi bir 2R1T uygulaması için de kullanılmaya uygundur. Sonra, bir transnasal cerrahi uygulaması için farklı kinematik yapılara sahip manipülatör alternatifleri belirli değerlendirme kıstaslarına göre karşılaştırıldı. Bu kıstaslara uzak hareket merkezli bir mekanizma olarak üretilebilmeye uygunluk, dengeleme kolaylığı, uzuv sayısı, yapısal simetri, mafsal girdileri ile platform hareket çıktısı arasındaki ilişkinin basitliği ve zemine sabitlenebilecek eyleyici sayısı örnek olarak verilebilir. Yapılan karşılaştırmanın sonucunda en iyi sonuç iki tane 1 F0 ve bir tane 1 F0-1 F∞ kısıt sistemli bacaklardan oluşan ve paralel yapıya sahip bir manipülatör olarak değerlendirildi. Daha sonrasında, seçilen uzaysal paralel manipülatörün kinematik yapısı üç tane kesişen düzleme indirgenerek kinematik analiz yapıldı ve istenen çalışma uzayı için boyutlar eniyilendi. Son olarak, yapılan konstrüksiyonel tasarımından sonra bir prototip üretilip testleri yapıldı.
Description: Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2018
Includes bibliographical references (leaves: 81-84)
Text in English; Abstract: Turkish and English
URI: http://hdl.handle.net/11147/6994
Appears in Collections:Master Degree / Yüksek Lisans Tezleri

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
T001738.pdfMasterThesis9.14 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Show full item record

CORE Recommender

Page view(s)

138
checked on Nov 28, 2022

Download(s)

112
checked on Nov 28, 2022

Google ScholarTM

Check


Items in GCRIS Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.