The model of a deformable controlled object

Abstract

В современном мире все больше операций выполняют роботы. Достигнутая в нынешнее время точность роботизированных систем позволяет их использовать не только в промышленности, но и в медицинской сфере для проведения высокоточных операций. В этой работе рассматривается робототехническая система для проведения операций брахитерапии. В настоящее время существует опытный образец данной системы и ведутся работы на над ее усовершенствованием. Сложность проводимой операции заключаются в подведении кончика иглы к целевой точке (опухоли). Для повышения точности предполагается использовать модель как одно из средств определения положения кончика иглы. Предлагаемая модель описывает отклонение иглы при движении в тканях человека. В статье будут представлены основные выражения, по которым производиться расчет. Проведено моделирование при различных начальных параметрах, а именно: поступательная скорость, вращательная скорость. Сравниваются результаты расчетов с экспериментальными данными. Найден способ уточнения моделей на дальнейших шагах разработки и проведена первая итерация моделирования с данным методом. Описана программная среда и методы моделирования. Описан принцип использования разработанной модели для параметрических расчетов, генерации сторонних библиотек, а также применение модели для виртуальных испытаний.

In the modern world, more and more operations are performed by robots. Currently, their accuracy allows them to be used not only in industry but also in the medical field for high-precision operations. This paper discusses a robotic system for brachytherapy. Currently, there is a prototype of this system and work is underway on its improvement. The complexity of this operation lies in leading the needle tip to the target point (tumor). To improve the accuracy, it is supposed to use the model as one of the means of determining the position of the needle tip. This system will describe the deviation of the needle when moving in human tissues. The article will present the main expressions for which the calculation is made. The simulation was performed at different initial parameters, namely, the translational velocity, the rotational velocity, the density, the angle of the needlepoint. The results of the calculations are compared with the experimental data. Found a way to refine the models in the next steps of development and carried out the first iteration of the simulation with this method. The software environment and modelling methods are described. The principle of using the developed model for parametric calculations, generating third-party libraries, and using the model for virtual tests is described.