Design, simulation and first test of an automatic suturing device coupled to a robot

• Autores: Omaira Luz Tapias Díaz, José Luis Consuegra, Oscar Andrés Vivas Albán, Juan Carlos Fraile Marinero
• Localización: Revista EIA, ISSN-e 1794-1237, Vol. 21, Nº. 41, 2024
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Diseño, simulación y primera prueba de un dispositivo de sutura automática acoplado a un robot
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• Resumen
  • español

    Objetivo: Los asistentes robóticos se están convirtiendo en una herramienta de gran ayuda para los cirujanos. En cuanto al procedimiento de sutura, aunque existen varios dispositivos comerciales que le ayudan al médico a realizarla, todavía no se han acoplado dichos dispositivos a un robot asistente con el fin de realizar suturas de manera completamente automática. De esta manera se contribuiría con un procedimiento que muchas veces es rutinario pero que requiere tiempo y destreza.

    Materiales y métodos: Este artículo presenta la adecuación de una pinza manual de sutura comercial, la Endo Stitch de Medtronic, a un robot UR3 de Universal Robots. La pinza fue modelada en SolidWorks, así como un dispositivo de acople motorizado, los cuales fueron simulados en CoppeliaSim. Una vez verificado su buen funcionamiento, el dispositivo fue fabricado en una impresora 3D y acoplado a un robot UR3, probándose entonces su funcionamiento en el seguimiento de una trayectoria de sutura con desplazamiento.

    Resultados: Las trayectorias planificadas en Matlab son enviadas al robot UR3 vía ROS. Se pudo comprobar el buen desempeño del movimiento de sutura con desplazamiento, efectuado por el dispositivo impreso y por la pinza Endo Stitich. Igualmente se obtuvo la apertura y cerrado de la pinza bajo el accionar de los motores incluidos en el dispositivo.

    Conclusiones: El dispositivo motorizado junto con la pinza Endo Stitch, y acoplado al robot UR3, es capaz de seguir las trayectorias necesarias para la realización de una sutura automática. Trabajos futuros realizarán pruebas de sutura con hilo sobre un phantom de prueba con el fin de medir su verdadero potencial para realizar suturas de manera automática.

  • English

    Objective: Robotic assistants are becoming a very helpful tool for surgeons. As for the suturing procedure, several commercial devices assist the physician in suturing. However, such devices have not yet been coupled to a robot assistant in order to perform sutures fully automatically. This could contribute to a procedure that is often routinely performed but requires time and dexterity.

    Materials and methods: This article presents the adaptation of a commercial manual suture gripper, the Medtronic Endo Stitch, to a Universal Robots UR3 robot. The gripper was modeled in SolidWorks, as well as a motorized coupling device, which were simulated in CoppeliaSim. Once its proper functioning was verified, the device was fabricated in a 3D printer and coupled to a UR3 robot, then its operation was tested in the tracking of a suture trajectory with displacement.

    Results: The trajectories planned in Matlab are sent to the UR3 robot via ROS. It was possible to verify the good performance of the suture movement with displacement, carried out by the printed device and by the Endo Stitich gripper. The opening and closing of the gripper was also obtained under the action of the motors included in the device.

    Conclusions: The motorized device together with the Endo Stitch gripper, coupled to the UR3 robot, is capable of following the trajectories required for automatic suturing. Future work will test suturing with thread on a test phantom in order to measure its true potential for automatic suturing.