Riassunto analitico
La Robot Surgery rappresenta una delle più importanti evoluzioni in campo medico consentendo di operare con maggiore accuratezza e precisione, di adottare procedure meno invasive ed applicare nuove metodiche. Dal momento che i robot chirurgici sono un’estensione delle capacità umane, risulta difficile comunicare in termini di percezione sensoriale con l’operatore. A tal fine il dispositivo aptico si è dimostrato un prezioso strumento nei sistemi avanzati d'interazione uomo-macchina. Tuttavia, in gran parte dei sistemi robotici il feedback aptico non è sempre idoneo ed affidabile causando all’operatore un notevole disagio, soprattutto per quelle prestazioni che implicano la manipolazione. Il principale limite del robot chirurgico, in un sistema di controllo di tipo “human in the loop”, è quello di dover risolvere problemi di stabilità di accuratezza del rilevamento del movimento e trasparenza del feedback aptico.
L’obiettivo di questo lavoro di tesi è quello di sviluppare un sistema per il training chirurgico, mediante l’utilizzo di un nuovo dispositivo tattile che faciliti il movimento dell’operatore nel guidare un needle verso un target in termini di velocità e precisione. Semplicità di utilizzo, ingombri minimi dello strumento, no grounded e costi contenuti sono gli elementi che hanno contribuito a scegliere un dispositivo wearable e portatile da pochi anni sul mercato quale il TouchDIVER di Weart. L’interfaccia aptica è in grado di applicare stimoli tattili sulla pelle in termini di forze, vibrazioni e variazioni di temperatura; nel presente lavoro si è esclusa la vibrazione perché ritenuta ininfluente.
Per soddisfare la finalità del progetto di tesi si è realizzata un architettura di sistema che comprende l’utilizzo dell’OptiTrak, di un manipolatore Kuka e del TouchDIVER per stimolare il senso del tatto dell’operatore mediante sistemi di assistenza multi-channel.
Si è individuata la metodologia più efficace, procedendo inizialmente con il solo TouchDIVER per poi implementare il sistema combinando il dispositivo aptico ad un manipolatore. Dopo l’analisi sperimentale e lo user study del sistema di training sviluppato, si è effettuata l’analisi comparativa con un sistema di training basato su virtual fixtures.
I risultati della ricerca si sono dimostrati interessanti anche in un’ottica futura di realtà aumentata.
Sebbene il sistema di training sia stato ideato per un’applicazione in ambito sanitario, dalla formazione in addestramento fino all’operazione vera e propria sui pazienti, non può escludersi un impiego anche in altri ambiti in cui venga richiesta un’apparecchiatura estremamente maneggevole, no ground e di facile utilizzo.
Alla fine della sperimentazione si è inteso valutare l'interazione dello user con i dispostivi applicati, misurando il carico di lavoro nell’ambito dell’ergonomia cognitiva; è stato utilizzato il questionario soggettivo NASA-TLX per quantificare il “costo” necessario da un punto di vista cognitivo per eseguire il compito affidato.
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