Modelado y simulación del centro de rotación remoto para robots en cirugía laparoscópica

Abstract

En el presente TFG se lleva a cabo un estudio detallado del concepto de centro de rotación remoto (RCM, remote center of motion) en el campo de la robótica y, en concreto, en los sistemas robotizados utilizados en cirugías laparoscópicas. Para ello, se ha llevado a cabo una exhaustiva revisión de la literatura sobre el uso de este mecanismo en robótica, que lo que permite es el movimiento de pivoteo de las herramientas alrededor de las pequeñas incisiones del paciente durante las cirugías mínimamente invasivas, evitando así dañar los tejidos circundantes. Se ha realizado un modelado de dos de los mecanismos RCM más utilizados hoy en día, que son el RCM circular y el RCM basado en el uso de paralelogramos. Para ello, se han propuesto diferentes modelos, se ha resuelto su estudio cinemático directo y se ha realizado un modelo simbólico para verificar su validez. Por último, se ha llevado a cabo la simulación de estos modelos con un software de Matlab, Robotics Toolbox. Para finalizar, se ha propuesto un ejemplo del uso de un mecanismo RCM en un contexto real, como parte de un robot de asistencia quirúrgica, en concreto del sistema da Vinci. Se ha hecho un estudio de las características de su mecánica, en la que se incluye un RCM basado en paralelogramos. Ha sido desarrollado un modelo, a partir de la literatura revisada, del que posteriormente se ha completado su modelado, cinemática directa y se ha realizado una simulación, en la que se aprecia que se ha logrado el objetivo del centro de rotación remoto, que es conservar el punto de fulcro durante el procedimiento quirúrgico.