Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)

Controle de Manipulador Redundante com Restrições Cinemáticas Aplicado à Cirurgias Robóticas Assistidas

Fernando de Gusmão Coutinho

Junho/2015

Orientador:

Fernando Cesar Lizarralde

Programa:

Engenharia Elétrica

      Este trabalho trata do controle de manipuladores robóticos de cadeia cinemática aberta (série) cinematicamente restringidos utilizados para cirurgia minimamente invasivas assistidas roboticamente (RAMIS). Ao contrário de robôs cirúrgicos convencionais, o manipulador série não apresenta restrição de movimentos que garantam a inserção de instrumentos cirúrgicos no corpo humano. Por outro lado, sua estrutura é mais adaptável a diferentes procedimentos que possam ser realizados, aumentando-se a versatilidade. O ponto de inserção dos instrumentos cirúrgicos impõe uma restrição cinemática que, para robôs série, deve ser garantida via uma estratégia de controle. Encontra-se, então, um mapeamento a partir das velocidades do efetuador para as velocidades projetadas no espaço nulo da restrição e usa-se esse mapeamento para encontrar uma trajetória no espaço das juntas para o qual as restrições sejam satisfeitas. Através deste mapeamento, chamado de Jacobiano Restrito, impõe-se uma restrição cinemática na cadeia do manipulador garantindo a possibilidade de movimento do efetuador em todas as direções possíveis. O método é primeiramente validado em um ambiente simulado para então ser demonstrado em um robô Motoman DIA10 de cinemática similar à de um robô cirúrgico de cadeia aberta convencional.