On the conceptual design of a macro micro robot manipulator for cochlear microrobot operations
Koklear mikrorobot operasyonları için bir makro mikro robot manipülatörünün tasarımı
- Tez No: 693785
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERKİN GEZGİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Robotik teknolojilerinin tıp bilimlerinde kullanılması, başka türlü uygulanması mümkün olmayan birçok tedavi olanağını sağlamıştır. Bu alanda görülen teknolojik büyüme sayesinde, çeşitli tıbbi tanılar ve cerrahi operasyonlar için mikro robotların entegrasyonu gibi yeni çözümler önerilmeye başlandı. Aralarındaki tartışmalı senaryolardan biri, iç kulak içinde kök hücre uygulamaları ile kokleada bulunan saç hücrelerinin üretilmesi fikri olarak verilebilir. Bu fikir güncel tıp literatüründe çokça vurgulansa da, in vivo olarak dar koklear kanallara kök hücre transferi yöntemi hala belirsiz bir operasyondur. Bu nedenle, küçük olan koklear çalışma alanlarında tıbbi mikro robotların kullanımını sağlayacak olası yöntemlerin geliştirilmesi zorlu bir işlemdir. Buna müteakiben, mevcut tez, yapısal tasarımından önce, koklea içinde bulunan bağlantısız aktive edilen mikro robotun hareketini oluşturmak için uç efektöründe elektromanyetik aktüatör taşıyacak bir makro-mikro cerrahi robot manipülatörünün çalışma alanı karakterizasyonunu tanıtmaya çalışmaktadır. Tedavi sırasında insan kafasının manipülatör için doğal bir engel olacağından, hem engel boyutlandırmasını hem de koklear lokalizasyonunu ortaya çıkarmak için taranan iç kulak modeli ile yetişkin bireylerin antropomorfik verileri kullanılmıştır. Tez boyunca elde edilen veriler ve istenen hareket özellikleri yardımıyla manipülatörün mikro kısmının kısıtlı çalışma alanı ve çalışma alanı optimize edilmiş kavramsal yapısal tasarımı ortaya çıkarmak için kinematik sentez prosedürü önerilmiştir. Elde edilen sonuçların kompakt ve hafif tasarım için yeterli olmaması nedeniyle, ek hareket kısıtlamaları kullanılmıştır. Bunun ışığında, koklea içinde bağlantısız çalışan mikrorobot aktivasyonu için elektromıknatısları taşımak üzere çift uçlu efektörler içeren yeni bir 5 serbestlik derecesine sahip paralel manipülatör tasarımı önerildi. Tez boyunca yeni elde edilen hareket kısıtları dikkate alınarak manipülatörün yapısal sentezi, kinematik ve dinamik analiz prosedürleri tanıtılmıştır. Teorik hesaplamalar bilgisayar simülasyonu ile doğrulanmıştır. 3 boyutlu modellemenin ardından manipülatörün prototipi üretilmiş ve hareket yakalama kameraları ve cerrahi navigasyon kayıt metodolojileri kullanılarak donanım doğrulama işlemleri gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Utilization of robotics in medical sciences has initiated many treatment opportunities that are otherwise impossible to be applied. Thanks to exponential technological growth through the field, new solutions, such as the integration of microrobots for surgical operations, have been started to be proposed for a variety of medical cases. One of the controversial scenarios amongst them can be given as the idea of generating hair cells located in cochlea by utilizing stem cell applications inside inner ear. Although the idea emphasized a lot in current medical literature, method of stem cell transfer to the narrow cochlear canals in vivo is still an unclear operation. Thus development of any possible methods that will ensure the usage of medical microrobots in small cochlear workspace is a challenging procedure. In light of this, prior to its structural design, current thesis tries to introduce workspace characterization of a macro-micro surgical robot manipulator that will carry an electromagnetic actuator at its end effector in order to generate motion of untethered microrobot located inside the cochlea. Due to the fact that human head will be a natural obstacle for the manipulator during the treatment, anthropomorphic data of adult individuals were utilized along with the scanned model of inner ear for revealing both obstacle dimensioning and cochlear localization. Throughout the thesis by the help of acquired data and desired motion characteristics constrained workspace of the micro portion of the manipulator was proposed along with a kinematic synthesis procedure to reveal its workspace optimized conceptual structural design. Due to the fact that acquired results were not sufficient for a compact and payload light design, additional motional constraints were utilized. In light of this a new 5 DoF parallel manipulator design that includes dual end effectors to carry electromagnets for tetherless microrobot actuation inside cochlea was proposed. Throughout the thesis considering newly acquired motional constraints, structural synthesis, kinematic and dynamic analysis procedures of the manipulator were introduced. Theoretical calculations were verified via computer simulation. Following 3D modeling, prototype of the manipulator was manufactured and its hardware verification procedures were carried out by using motion capture cameras and surgical navigation registration methodologies.
Benzer Tezler
- Design of mobility, manipulation and vision system of a conceptual lunar micro-rover
Gezici mikro ay robotunun hareketlilik, manipülasyon ve görüntü işleme sistemleri tasarımı
NECMİ CİHAN ÖRGER
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. TURGUT BERAT KARYOT
- Kornea sütur robotu tasarımı, analizi ve uygulaması
Cornea suture robot desi̇gn, analysis and implementation
TUNÇ KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Göz HastalıklarıYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KADİR ERKAN
- Arkitektonik kavramının yerel ve çağdaş mimari arakesitinde geçişkenlikler üzerinden incelenmesi
Analyzing the concept of architectonics through transitions at the intersection of local and contemporary architecture
ÖZNUR AKYOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OZAN ÖNDER ÖZENER
- Avangart tasarım süreci için kent morfolojisi kısıtlayıcıları ile bir simülasyon modeli
A simulation model with urban morphology constraints for avant-garde design process
ASLI AĞIRBAŞ
Doktora
Türkçe
2016
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHİYE EMEL ARDAMAN
- Mahalle ölçeğinde yaş dostu olma: Tasarım ve değerlendirmeye yönelik yöntem önerisi
Being age-friendly at the neighbourhood scale: A proposal for the design and evaluation method
ELİF OR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN SERDAR KAYA