Riassunto analitico
L’utilizzo dei robot manipolatori in campo medico, in particolare per le teleoperazioni mediche da remoto, rappresenta una sfida cruciale per garantire un assistenza sanitaria efficiente anche in luoghi in cui si ha scarsità di personale specializzato. Le teleoperazioni richiedono un controllo preciso e affidabile, essenziale per eseguire operazioni in cui il robot opera a stretto contatto con un essere umano. Questo studio si concentra sull'introduzione di un vincolo RCM (Remote Center of Motion) dinamico nella logica di controllo del robot, con l'obiettivo di migliorare la stabilità e la precisione durante le procedure di teleoperazione, in particolare il caso pratico su cui si vuole porre l’attenzione è il settore delle ecografie mediche.
L'obiettivo principale della ricerca è integrare un vincolo RCM dinamico nel controllo del robot per vincolare il movimento durante la procedura di teleoperazione. Questo approccio mira a migliorare il controllo del robot e ad assicurare che i movimenti siano limitati in modo efficace per eseguire procedure mediche complesse con maggiore precisione, e nel caso d’uso specifico a migliorare la qualità visiva dell’immagine acquisita grazie alla sonda dell’ecografo.
La ricerca ha seguito un approccio strutturato, che include:
– Analisi della letteratura per comprendere le tecniche e i metodi già esistenti sul mercato o in via di sperimentazione nelle procedure di teleoperazione medica.
– Sviluppo e programmazione del codice utilizzando in prima analisi Matlab (Robotic Toolbox MatLab) e successivamente integrandolo con ROS Noetic (Robot Operating System).
– Test e simulazioni software del codice per valutare la sua efficacia e stabilità.
– Esecuzione di prove sperimentali per convalidare i risultati ottenuti dalle simulazioni.
L'implementazione di un vincolo RCM dinamico non ha prodotto risultati praticabili a causa della scarsa stabilità del robot alle forze esterne e agli ingressi di controllo, rendendo il sistema poco riproducibile. Questa difficoltà suggerisce che il vincolo RCM dinamico potrebbe non essere adatto per applicazioni pratiche nelle condizioni testate.
I risultati indicano che la strategia del vincolo RCM dinamico, come implementata, non è adeguata per il controllo del robot in teleoperazioni mediche. Si rende necessario esplorare alternative per affrontare il problema del vincolo dinamico e considerare l'integrazione del vincolo RCM statico in associazione ad un controllo tradizionale.
La sperimentazione è stata condotta in laboratorio con condizioni e variabili controllate, ma l'applicazione in campo medico presenta ulteriori complessità e variabili che andrebbero tenuti in considerazione prima di un applicazione sul campo.
La ricerca suggerisce che è necessaria una combinazione di diverse strategie per raggiungere l'obiettivo desiderato. Un controllore basato esclusivamente su un vincolo RCM dinamico non è fattibile, e sono richiesti approcci alternativi per il controllo.
Si raccomandano ulteriori sperimentazioni più complesse e reali in campo medico per affinare le tecniche di controllo e validare le soluzioni proposte in ambienti pratici.
Le applicazioni pratiche della ricerca includono applicazioni nel campo dell'ecografia medica e in altri settori industriali e militari dove è richiesto un controllo preciso e vincolato del movimento del robot. L'approccio sviluppato potrebbe essere adattato per migliorare la funzionalità e l'affidabilità dei robot in queste aree.
La ricerca contribuisce a un approfondimento nel controllo dei robot manipolatori, con particolare riferimento al campo medico e alle teleoperazioni. Fornisce nuove prospettive e aggiornamenti sulle tecniche di vincolo del movimento dei robot, potenziando le conoscenze disponibili nella comunità scientifica.
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