| 1 |
1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. |
Разработка робототехнического хирургического устройства для лапароскопических операций, оснащенного системой очувствления |
| Результаты этапа: Решена контактная задача о сжатии однородного деформируемого (упругого, вязкоупругого) слоя заданной толщины двумя штампами с плоским основанием и закругленными кромками. Произведен расчет напряженного состояния слоя. Проведен анализ влияния геометрических характеристик штампа и его микрогеометрии на напряженное состояние слоя.
Проведено экспериментальное исследование локального коэффициента жесткости печени свиньи. Предложена принципиальная схема устройства с очувствлением.
|
| 2 |
1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. |
Разработка робототехнического хирургического устройства для лапароскопических операций, оснащенного системой очувствления |
| Результаты этапа: Решена контактная задача о сжатии двух- и трехслойного упругого тела с заданными толщинами слоев двумя штампами заданной формы, моделирующей форму зажима.
Решена задача о неравномерном скольжении штампа по вязкоупругому основанию, деформационные свойства которого описываются моделью Кельвина. Выявлены особенности контактного давления, обусловленные неравномерностью скольжения штампа. На основе полученного решения изучены динамические характеристики процесса захвата вязкоупругого тела парой движущихся штампов. Построено решение контактной задачи о внедрении с заданной скоростью выступа зажима в мягкую биологическую ткань, моделируемую вязкоупругим телом, с учетом адгезионного притяжения поверхностей.
Построены зависимости действующих на зажим сил и моментов от его внедрения в биологическую ткань для разных моделей ткани (однородный или слоистый линейный или нелинейный упругий материал).
Дана оценка влияния геометрических характеристик выступов на поверхности зажима и плотности их расположения на напряженное состояние вблизи областей фактического контакта при захвате биологической ткани инструментом, а также на зависимость внедрения выступов от приложенных к зажиму сил и моментов.
Построены модельные решения:
- динамической задачи при малых деформациях методом спектральных разложений, который использовался при выполнении задач проекта в первый год;
- квазистатической задачи при конечных деформациях методом универсальных деформаций.
Разработан метод расчета напряженно-деформированного состояния многослойного вязкоупругого цилиндра при действии квазистатических и динамических поверхностных нагрузок.
Предложена система тактильной обратной связи, в которой для генерирования ответного усилия в мастер-манипуляторе используется линейный пьезоэлектрический исполнительный механизм. Прототип устройства разработан и изготовлен, проведены предварительные эксперименты. Для моделирования динамического поведения системы создана конечномерная модель. Найдены параметры модели, которые позволяют адекватное описание движения пьезоэлектрического актуатора. Показано, что система позволяет различать объекты с различными характеристиками жесткости.
|
| 3 |
1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. |
Разработка робототехнического хирургического устройства для лапароскопических операций, оснащенного системой очувствления |
| Результаты этапа: Построен численно-аналитический алгоритм определения напряженного состояния многослойного полого цилиндра при конечных деформациях, вызванных воздействием жесткого зажима.
Найдены решения ряда контактных задач о деформировании цилиндрических тел зажимами с выступами разных геометрических форм (в полной и упрощенной постановках) и проведен анализ напряженного состояния вблизи области контакта и зависимости величины сжатия от приложенной нагрузки для разных моделей материала.
Разработана конечномерная модель системы, реализующая очувствление при работе с мягкими тканями.
Разработана модель зажима с системой очувствления на базе пьезоэлектрического привода. Проведены эксперименты с прототипом устройства. Даны оценки влияния различных параметров системы на рабочие характеристики устройства. |
