Resumen

Este artículo presenta el modelado matemático y estructural, la simulación por computador y el control por par calculadodel robot para cirugía laparoscópica ‘LapBot’, que ha sido desarrollado en el Grupo de Investigación de AutomáticaIndustrial de la Universidad del Cauca, Colombia. Inicialmente se muestra un resumen de los principales robots utilizadoscomo asistentes para cirugías de laparoscopia en el mundo, y de cómo tratan ellos el problema del paso por la incisiónpracticada en la cavidad abdominal. Con base en lo anterior se describen los requerimientos que deben cumplir los robotsde este tipo y a partir de éstos se diseña el robot LapBot. Se muestra el modelo cinemático y dinámico del robot LapBot,así como el modelo de la restricción espacial que representa el punto de incisión abdominal. Se implementa una estrategiade control basada en el modelo del robot (control por par calculado). Diversas trayectorias en un plano y en un espacio detres dimensiones son utilizadas para validar tanto el modelo como el controlador.

INTRODUCCIÓN

El origen de la cirugía se remonta a la Grecia antigua, desarrollándose como una actividad artesanal hasta finales del siglo XIX cuando William Halsted sentó las bases de la cirugía moderna [1]. Desde 1901 cuando Kelling [2] reportó el primer caso de inspección abdominal de forma miniinvasiva (laparoscopia) en un perro, se han desarrollado múltiples técnicas para mejorar este tipo de procedimientos y ampliar sus aplicaciones.

Pero no fue sino hasta finales de los años ochenta que estos procedimientos hicieron su entrada formal a los quirófanos del mundo. Desde que Mouret realizó su primera colesistectomía laparoscópica (extracción de la vesícula) en 1987 [3], y los reportes comparativos sobre varias de estas cirugías escritos por Spaw, Reddick y Olsen en 1991 [4], el interés en esta área no ha cesado de crecer y se ha extendido a una gran cantidad de procedimientos quirúrgicos (apendicectomía, ligadura de trompas, histerectomía, bypass gástrico, etc. [5-6])

En la cirugía miniinvasiva los instrumentos y un sistema de visión con una fuente de luz fría son introducidos a través de pequeñas incisiones en la cavidad abdominal, observándose el interior de ésta a través de un monitor. Este tipo de intervención implica para el paciente una recuperación más rápida, con menos traumas y menores cicatrices respecto a una cirugía convencional [7]. Sin embargo ha traído nuevos desafíos para el cirujano como por ejemplo el control de la cámara de video, la pobre ergonomía de los instrumentos utilizados, la pérdida de sensación táctil y de visión tridimensional, y la pérdida de la rotación de la articulación de la muñeca. Se puede resumir diciendo que el paciente ha ganado mucho a expensas del mayor trabajo del cirujano. Surgió entonces la idea de utilizar robots de asistencia para eliminar estos nuevos impedimentos, añadiéndole además la mejora del trabajo a escala a realizar y el filtrado del temblor del operador humano.

• Materias:Robot de asistencia Modelado matemático Diseño experimental
• Subjects:Assistance Robot Mathematical modeling Experimental design
• Palabras claves:Robótica quirúrgica, laparoscopia, simulación de robot, modelado de robot, control de robot.
• Keywords:Surgery robot, laparoscopy, robot simulation, robot modeling, robot control.