Метод тактильного зворотного зв’язку для підвищення ефективності роботизованої хірургії

Abstract

У роботі розроблено макет для створення тактильних відчуттів для систем роботизовано хірургії на основі п’єзодатчиків на основі генератора прямокутних імпульсів зі зміною частоти. Реалізовано макет для дослідження залежності частоти прямокутних імпульсів генератора від натискання, проведено калібрування сили натиску за допомогою еталонних тягарців вагою від 10 г до 900 г. Актуальність теми зумовлена зростаючою потребою в удосконаленні гаптичних інтерфейсів для роботизованих систем та віртуальної реальності. Метою роботи є розробка схемотехнічних рішень для ефективної обробки сигналів від п'єзодатчиків з метою створення реалістичних тактильних відчуттів. У процесі дослідження використано методи моделювання, експериментального аналізу та математичного моделювання. Основні результати включають розробку генератора прямокутних імпульсів із п'єзодатчиком у колі зворотного зв'язку, що забезпечує високу чутливість та стабільність сигналу. Практичне значення роботи полягає у можливості застосування розробленої системи в медичних тренажерах, робототехніці та інших галузях, де необхідна імітація тактильних відчуттів.

The thesis presents the development of a prototype for creating tactile sensations in robotic surgery systems based on piezoelectric sensors using a frequency-variable square-wave generator. A model was implemented to study the dependency of the generator’s square-wave frequency on applied pressure, calibrated using standard weights ranging from 10 g to 900 g. The relevance of the topic lies in the increasing demand for improving haptic interfaces in robotic systems and virtual reality. The study aims to develop circuit solutions for efficient signal processing from piezoelectric sensors to create realistic tactile sensations. The research employed modeling methods, experimental analysis, and mathematical modeling. Key results include the development of a square-wave generator with a piezoelectric sensor in the feedback loop, providing high sensitivity and signal stability. The practical significance of the work lies in the potential application of the developed system in medical simulators, robotics, and other fields requiring tactile sensation simulation.