ЕЛІПСОЇДНА МОДЕЛЬ КРОКУ ТОНТОР СЕНСОРІВ АВТОМАТИЗОВАНИХ МЕХАТРОННИХ СИСТЕМ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.65(1).2023.283468Ключові слова:
крок ТОНТОР, датчик, мехатронні системи, векторна модель, перетворення, відстаньАнотація
Сучасна медицина широко використовує мехатронні модулі в системах різного призначення, таких як автоматизовані системи діагностики, сканування, опромінення. Останнім часом все більшого значення набувають мехатронні модулі в роботизованих хірургічних комплексах.
Таким чином, за допомогою інтегрованих датчиків у мехатронних модулях, виконавчих маніпуляторах автоматизованих систем, можна підтримувати точність позиціонування в заданих просторових координатах. Ці дані допомагають медичному персоналу визначити діагноз, контролювати стан пацієнта і прийняти рішення щодо лікування. Основним призначенням сенсорної підтримки в мехатронних системах є забезпечення точності та надійності функціонування системи. Датчики мають бути достатньо чутливими та стабільними, щоб забезпечувати вимірювання з високою точністю та реагувати на зміни в реальному часі.
Крім того, подібні мехатронні модулі поєднуються з датчиками для створення біонічних протезів кінцівок, відновлення рухових функцій людини при різних ортопедичних захворюваннях.
Водночас, траєкторія руху виконавчих органів мехатронної медичної системи, незалежно від її призначення, при просторових перетвореннях пошуку координат реального об’єкта повинна визначатися з урахуванням можливих деформацій.
Тому точність реального переміщення в просторі визначається датчиками, які вимірюють параметри фізичних об'єктів. Таким чином, реальні перетворення можуть бути визначені просторовими відхиленнями, які можна описати за допомогою еліпсоїдальної моделі. Точність, як і міцність мехатронних модулів руки робота, є величиною змінною. Вони залежать не тільки від кількості шарнірів та їх рухливості, але й від положення маніпуляторів у просторі.
В одній точці координат модуль може прикладати більше сили, ніж в іншій. Те саме стосується точності позиціонування, коли помилка позиціонування в одних точках більша, ніж в інших. Тому важливою актуальною проблемою при створенні медичних роботизованих систем є визначення покрокового руху такого модуля в робочому просторі.
Тому метою даної роботи є визначення еліпсоїдальної моделі ТОНТОР кроку сенсорів для автоматизованих мехатронних систем, оскільки рух виконавчих маніпуляторів і сенсорів системи під час перетворень з уявного координатного простору в реальний простір визначає похибки траєкторії.
На основі проаналізованих наявних можливостей у роботі застосування мехатронних модулів в автоматизованих медичних системах визначено актуальні завдання, пов’язані з підтримкою точності позиціонування діагностичних маніпуляторів і датчиків. Відзначено важливість сенсорних комплексів у вимірюванні різних біологічних параметрів, що визначають стан пацієнта. А це передбачає застосування моделей просторового переміщення датчика в робочому просторі автоматизованого обладнання, зокрема роботизованого мехатронного комплексу.
У роботі запропоновано використовувати модель кроку ТОНТОР для підвищення точності реалізації траєкторії руху датчиків мехатронної автоматизованої системи. Наведено результати створення еліпсоїдальної моделі кроку ТОНТОР, яка найбільш точно відображає особливості переміщення об’єкта в просторі під час трансформацій переходу в реальний простір.
Посилання
Siamak Najarian, Javad Dargahi, Goldis Darbemamieh, Siamak H. Farkoush. Mechatronics in Medicine. A Biomedical Engineering Approach. Copyright © 2012 by The McGraw-Hill Companies, Inc.
Yi-Hung Liu, David Moratal, Javier Escudero, and Han-Pang Huang, “Medical Mechatronics for Healthcare”, J Healthc Eng., 2018; 2018: 9675482. Published online 2018 Apr 18. DOI: 10.1155/2018/9675482.
Tianliang Li, Jinxiu Guo, Han Zheng, Shasha Wang, Liang Qiu, Hongliang Ren, “Fault-Tolerant Six-Axis FBG Force/Moment Sensing for Robotic Interventions”, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2023/6/5.
Kunyang Cao, “Application of Mechatronics Technology in Intelligent Manufacturing”, 08 March 2022, in Advanced Manufacturing and Automation XI, Editors: Yi Wang, Kristian Martinsen, Tao Yu, Kesheng Wang, Conference proceedings, IWAMA: International Workshop of Advanced Manufacturing and Automation, (LNEE, vol. 880).
Xu Chen, “Application of Intelligent Control in Mechatronics System”, Engineering Advances, 2(2), pp. 182-185, 2022. DOI: 10.26855/ea.2022.12.007.
J. Wierciak, D. Jasińska-Choromańska & K. Szykiedans, “Orthotic Robot as a Mechatronic System”, Mechatronics, Proceedings of the 9th International conference Mechatronics 2011, 21-24 September 2011, Warsaw, Poland, 2011, pp. 579–588.
C. W. De Silva, Mechatronics: An Integrated Approach, CRC Press, 2005.
S. Cetinkunt, Mechatronics, John Wiley & Sons, Inc., 2007.
Gregory Tymchik, Volodymyr Skytsiouk, and Tatiana Klotchko, “Distortion of Phantom Object's Realizations in Biological Presence Zone”, in 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 22-24 April 2020, Kyiv, Ukraine, Ukraine, IEEE, IEEE Xplore: (07 May 2020), pp. 464 - 468. DOI: 10.1109/ELNANO50318.2020.9088896
Gregory Tymchik, Volodymyr Skytsiouk, Tatiana Klotchko, “Modeling of The Phantom Geometry of Biotechnical Object's Pathological Zone”, in 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 10-14 October 2022, Kyiv, Ukraine, IEEE, IEEE Xplore: (04 November 2022), pp. 363-368. DOI: 10.1109/ELNANO54667.2022.9927009.
V. Skytsiouk, and T. Klotchko, “Basic principles of spatial position of imaginary and real TONTOR step”, Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., is. 63(1), pp. 100–106, 2022. DOI: 10.20535/1970.63(1).2022.260659.
Granino A. Korn, Theresa M. Korn, Mathematical Handbook for Scientists and Engineers: Definitions, Theorems, and Formulas for Reference and Review (Dover Civil and Mechanical Engineering). 2 Revised Edition, 2000, 1152.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 CC BY 4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
