TÍTULO: Viabilidade da implementação de um sistema háptico pneumático para cirurgia robótica

TITLE: Feasibility of implementing a pneumatic haptic system for robotic surgery

autor/author(s): Liao, D., Machado, D.S., Moser, E., Wagner, J.P.D. & Ponce, D.A.S.

RESUMO: Robôs cirurgiões apresentaram uma grande inovação no setor da saúde. O desenvolvimento dessa inovação depende do aprimoramento da precisão, acurácia e controle desses equipamentos. Um ponto relevante é que normalmente, nessas aplicações, não há a possibilidade de dar um retorno (feedback) ao cirurgião sobre quais são as forças envolvidas no processo de cirurgia, como a força necessária para o corte ou sutura. A proposta deste trabalho é analisar a possibilidade de aplicação de músculos pneumáticos em robôs cirurgiões e da possibilidade de se obter um feedback háptico para o cirurgião durante o processo de operação. É realizada uma análise das vantagens da cirurgia robótica, são explicados os conceitos de feedback háptico e analisado o modelo do músculo de McKibben. Esta análise é feita juntando as ferramentas do domínio pneumático, de feedback háptico e de cirurgia. Duas modelagens são aqui propostas e simuladas, com a finalidade de verificar se é factível ou não a construção de um robô cirúrgico pneumático com feedback háptico. É concluído que não é recomendada a implementação do modelo de robô cirúrgico pneumático com feedback háptico aqui proposto, até , pelo menos, poder solucionar as dificuldades para compensar as respostas não lineares. Recomenda-se finalmente a implementação de um controle robusto para lidar com as não linearidades associadas aos músculos pneumáticos na cirurgia robótica.

ABSTRACT: Surgical robots presented a great innovation in the health sector. The development of this innovation depends on the improvement of precision, accuracy, and control of this equipment. A relevant point is that usually, in these applications, there is no possibility to give feedback to the surgeon about the forces involved in the surgery process, such as the force required for cutting or suturing. The purpose of this work is to analyze the possibility of applying pneumatic muscles in robotic surgeons and the possibility of providing haptic feedback to the surgeon during the operation process. An analysis of the advantages of robotic surgery is performed, the concepts of haptic feedback are explained and the McKibben muscle model is analyzed. This analysis is done by bringing together the tools of the pneumatic domain, haptic feedback and surgery. Two models are proposed and simulated here, in order to verify whether or not it is feasible to build a pneumatic surgical robot with haptic feedback. It is concluded that the implementation of the pneumatic surgical robot model with haptic feedback proposed here is not recommended, until at least the difficulties in compensating the non-linear responses can be solved. It is finally recommended that a robust control be implemented to handle the nonlinearities associated with pneumatic muscles in robotic surgery.

PALAVRAS-CHAVE: Músculo de McKibben; Resposta Háptica; Cirurgias minimamente invasivas; Cirurgia robótica.

KEYWORDS: McKibben's muscle; haptic response; minimally invasive surgery; Robotic surgery.

CITAÇÃO / CITATION: Liao, D. et al. Viabilidade da implementação de um sistema háptico pneumático para cirurgia robótica. The Academic Society Journal, 3(3) 269-281, 2019. DOI: doi.org/10.32640/tasj.2019.3.269.