بهینه‌سازی ابعاد و طراحی بهینه مسیر یک ربات جراح

در این مقاله، هدف ارایه روندی است که بتوان با استفاده از آن معیار مهارت را در طراحی بهینه ابعاد و مسیر یک ربات جراح لاپراسکوپی به کار بست. این معیار وابسته به پیکربندی بازوی رباتیک است و برای محاسبه آن در هر نقطه از فضای کاری، نیاز به حل معادلات سینماتیک مستقیم و وارون و همچنین استخراج ماتریس ژاکوبین است. در مقاله حاضر، با استفاده از روش مونت کارلو، مهارت ربات در کل فضای کاری محاسبه شده است. برای یافتن طول بهینه رابط های ربات به منظور بیشنه شدن مهارت در جراحی، یک مساله بهینهسازی غیرخطی و مقید فرمول بندی شده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل شده است. سپس، با داشتن ابعاد بهینه ربات که منجر به بیشینه شدن مهارت آن در فضای کاری می شود، مساله طراحی بهینه مسیر در فضای دکارتی حل شده است. در این حالت، مهارت ربات و خطای ردیابی مسیر بعنوان توابع هزینه بهینه سازی در نظر گرفته شده است. رویکرد ذکر شده بر روی یک بازوی ربات جراح با چهار درجه آزادی پیادهسازی شده و نتایج شبیه سازی که نشان دهنده کارآمدی روش است، نشان داده شده است.