• 提供配置文件
  • 机器人实验室结合了技术学院的教师、学生和设备的先进技术能力和研究专长，与机器人系统领域。

    最近成立的卡恩医疗机器人研究与教学实验室致力于令人兴奋的新医疗机器人领域，该领域具有极大的潜力，可显著改善和现代化每年进行的数百万个医疗程序。
产品组合

  • 项目

        • 游泳微机器人

        • 微型机器人的性能可以通过其工作空间与自身尺寸的比例来评估。如果任务包含机械相互作用，微型机器人的性能还包括对有限体积可能产生的力。力和工作空间标准通常是相互矛盾的，因此微型机器人将被评估以适合给定的任务。
          微型机器人有一个移动的工作空间，如行走，游泳和飞行的微型机器人。对微型机器人的评价是基于输出的有用功率与消耗的功率的比值。在自主微型机器人中，必须考虑到其他组件。作为电源(PS)和用于操作(AM)的其他执行器的组件。
          为了对自主微型机器人进行评估，必须推导出一个组合模型。该模型必须包括以下组成部分:
          • 电源(PS) -在模型中，我们将定义给定自主机器人的最佳电源供应方法。
          • 驱动(AP,AM) -驱动将提供的电源转换为所需的任务。任务可以是机器人(AP)的定位，如微导管，或操作环境(AM)，如智能药丸。
          • 环境模型(EM)——机器人的环境模型由机器人的任务决定。几何限制和期望的工作空间由EM决定。从机器人的任务，可以确定PS, AP和AM之间的最佳分配，即自治微型机器人的设计是面向任务的。

        • 灵活的针导向和控制经皮治疗

        • 当代医学的发展趋势是微创和局部治疗。现代临床实践中使用的最常见的程序之一包括经皮插入针和导管进行活检和给药。涉及针插的经皮手术包括接种疫苗、血液/flÃ￣、uid采样、区域麻醉、组织活检、导管插入、低温消融、电解消融、近距离放射治疗、神经外科、深部脑刺激、微创手术等。

          这些问题可以通过引入细而灵活的针来解决。此外，人们知道，更细的针对病人造成的疼痛更少。另一方面，柔性针在组织内部的导航非常复杂。该系统具有非最小相位特性，控制不直观。柔性针插入和避障的路径规划是力学和机器人领域的一个难题。创建一个自动化系统，可以计划和执行薄而灵活的针头插入，将最大限度地减少错位，降低风险，并减少患者的痛苦。

          柔性针插入粘弹性组织是由虚拟弹簧支撑的线性梁制定的。利用该简化模型对针的正逆运动学进行了解析求解，为实时仿真和路径规划提供了一种方法。利用逆运动学，可以计算所需的针基轨迹为任何期望的针尖路径。

      • 微欧元脊髓内窥镜

      • 内窥镜在患者体内的定位和导航通常基于外科医生识别的解剖标志。然而，当使用长而灵活的内窥镜时，这项技术可能会更加复杂。提出的研究提出了一个系统，使用位于柔性内窥镜尖端的微型磁传感器提供一个稳定的方向的图像。因此，外科医生对解剖特征的感知增强了，使内窥镜的准确定位成为可能。该系统进行了体外测试，并给出了实验结果。

      • 计算机综合外科三维对象的注册

      • 本研究提出一种有效的机器人辅助手术挂号方法。目前的注册技术通常需要植入人工基准标记或数字化设备，如光学或磁传感器或激光扫描仪，这使注册程序复杂化。
        这里描述的注册过程使用表面匹配技术，因此不需要任何标记植入。以下三个想法简化了注册过程。首先，机器人本身被用作数字化器，消除了对额外定位器的需求。其次，骨建模基于多分辨率自适应配准技术。第三，提出了一种确定配准所需采样点的最小数目和位置的算法，从而简化了操作中采样过程。
        提出的方法被应用于全膝关节置换术(TKA)的程序，并特别注意使该方法适应在手外科应用。

      • RSPR3微型并联机器人

      • 该机械手由连接基座和移动平台的三个相同的运动链组成。每条链条都包含一个围绕垂直于基座平台的枢轴旋转的下环，并从基座的中心放置偏移。在下连杆的另一端，移动驱动器由球形关节连接。所述移动驱动器的上端通过转动关节与所述移动平台连接。转动关节的轴线在动平台平面上构成一个等边三角形
        设计过程包括对建筑的奇异性分析。这就产生了一个在其工作空间内奇点数量最少的机器人。该机器人的特点之一是它能够绕垂直轴进行90度旋转，并使其中一个线性执行器与移动平台的平面对齐，而不存在平行奇点，在这种情况下，移动平台失去约束(获得不可控的自由度)。

      • 平面驱动并联机器人的运动学、动力学及结构

      • 本文对由三个平面驱动连杆组成的并联机器人进行了运动学和动力学分析。三个平面电机的协调运动，连接到三个定长连杆，产生一个输出连杆的六自由度运动。其极其简单的设计，以及比常用的并联机器人更大的工作量，使这种高性能简单比的机器人非常吸引人。实验模型验证了该机器人独特的大工作量和高精度的结合。

      • 机器人模拟环境

      • ROSIE是一个针对学生的机器人模拟环境。该软件的目的是为学生提供所需的工具，以实践和理解在不同的机器人课程学习的主题。
        使用该软件，学生可以通过添加关节和配置它们的Denavit-Hartenberg参数来构建不同的机械臂。ROSIE允许用户插入机器人的逆运动学方程，并验证解是正确的。罗西的环境包括一个机器人控制器，它模拟了工业机器人中的Teach-Pendants。用户可以操作机器人，就像它是真的一样。为每个关节添加3D模型的可能性使用户可以与任何机器人进行虚拟工作，而不需要大笔预算。

    • 其他项目

        • 胎儿外科医疗机器人

        • 这项研究的目的是将直径小于2毫米的微型机器人引入子宫，以纠正或逆转先天性胎儿畸形的影响，从而改善胎儿治疗。对于被诊断患有严重综合症的胎儿，手术可以替代流产、子宫内死亡或残疾生活。虽然患者数量在统计上很低，但胎儿微型机器人研究的高发病率、经证实的干预效果良好以及推广到其他程序的教育价值是合理的。第一个微型机器人的应用将解决先天性膈疝，这是一种横膈膜肌穿孔，腹部脏器通过横膈膜肌突出，压迫并阻止肺的正常发育。微型机器人将执行暂时的气管闭塞，防止肺液体的流出，从而增加足够的肺后压，将腹部内容物推回原位，允许肺部继续生长。外科医生将通过无菌区外的操纵杆保持对机器人活动的完全控制，由机载摄像机投影的实时图像和2D/3D超声指导。微型机器人的设计将沉浸在流体宫内环境提供了理想的条件与新型聚合物驱动器，独特的机器人运动，和实时宫内成像。

        • 基于脑电图的脑机接口运动控制。

        • 本研究的目的是建立一个基于记录大脑电势图即脑电图(EEG)信号变化的脑机接口，以进行运动控制。脑电图将用表面电极记录。这些信号将被处理、映射并转换为移动命令。这些移动命令将被用作控制单元的输入信号，控制单元将移动计算机屏幕上的物体或控制机械臂。

        • 自主微型摄像机联合内窥镜检查

        • MiniCap是一种微型胶囊，它将能够在冲洗的关节液中自主移动，并将图像传输到位于体外的接收器。该微型icup将包括一个微型视觉系统，能够将信息传输到体外的接收器。它将使用自主推进和转向系统在注水缝内机动。外部定位系统将实时跟踪miniCup的位置，并将其投射到器官的3D模型上。为了穿过密集的连接隔间，系统尺寸的目标是直径3毫米和长度10毫米。微型icap将通过插入手术工具的同一孔进入患者体内，从而进一步降低了手术的侵入性。

        • 处理微系统的机器人平台研究

        • 今天，微电子学程序衍生的技术能够制造MEMS的基本元件，如执行器、关节、齿轮等，但缺乏工具来操作这些元件，特别是在开发阶段。
          微机电系统原型的典型处理任务/操作包括:非触觉检查、触觉弹性测试、清洁、粘接、粘接、机械测量、电子测量
          测量,光学测量。上面列出的许多操作现在被认为是有问题的技术任务。
          由于MEMS的典型尺寸从几十微米到几毫米不等，因此对高精度和小尺寸的工具和微系统有强烈的需求来操作这些元件。因此，必须开发微型操纵系统。
          经典的机器人在操作这些部件时不够精确，而且它们还会受到缩放效应的影响，因为驱动力随尺寸的减小速度比干扰(如摩擦)快得多。因此，在某种程度上，摩擦力大于惯性力，系统就不再工作。