- Tytuł:
-
Strukturalna optymalizacja wektorowa narzędzia robota medycznego z wykorzystaniem metody elementów skończonych
Structural vectorial optimization of medical robot’s tool using finite element method - Autorzy:
-
Ilewicz, G.
Nawrat, Z. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/261772.pdf
- Data publikacji:
- 2016
- Wydawca:
- Politechnika Wrocławska. Wydział Podstawowych Problemów Techniki. Katedra Inżynierii Biomedycznej
- Tematy:
-
narzędzie robota medycznego
zjawiska rezonansu
optymalizacja wektorowa
powierzchnia odpowiedzi
metoda elementów skończonych
medical robot tool
phenomena of resonance
vectorial optimization
response surface
finite element method - Opis:
-
Praca przybliża analizy strukturalne z wykorzystaniem algorytmu metody elementów skończonych, która a priori daje prawidłowe wyniki dla układów o skomplikowanej geometrii, dla której trudno jest uzyskać rozwiązanie analityczne lub dla której przeprowadzenie testów fizycznych jest utrudnione. Eksperymenty numeryczne zostały przeprowadzone dla narzędzia robota kardiochirurgicznego Robin Heart 1, który został przetestowany podczas operacji na zwierzętach. W artykule pokazano wyniki analizy deformacji, częstotliwości drgań własnych oraz optymalizację wektorową mającą na celu określenie ekstremum w oparciu o algorytm genetyczny. Wykorzystano również metodę powierzchni odpowiedzi, globalny front Pareto i metodę elementów skończonych. Zaprezentowany model optymalizacji wielokryteralnej umożliwia uzyskiwanie struktury o minimalnej masie i maksymalnej sztywności oraz odstrajanie układu od częstotliwości bliskich rezonansowym. Przy minimalnym wzroście masy, co skutkuje minimalizacją amplitudy drgań podczas ruchu narzędzia. Celem pracy jest wyjaśnienie zjawiska rezonansu dla wyznaczonych częstotliwości drgań własnych narzędzia do serwisowania sztucznego narządu i wektorów własnych, które przedstawiają kształty deformacji przy pojawieniu się tego negatywnego zjawiska.
The work explains structural analysis using algorithm of finite element method, which gives a priori correct results for systems with complicate geometry for which it is difficult to obtain analytical solution or when conducting physical tests is hampered. Numerical experiments were performed for endoscopic tool of cardiosurgical robot Robin Heart 1, which was tested during the operating experiment on animals. The article shows the results of the analysis of deformation, natural frequency of vibrations, and vectorial optimization aiming at calculations of extremum on the basis of genetic algorithm. Response surface method, global Pareto front, and finite element method were also used. The presented model of vectorial optimization allows to obtain the structure with minimal mass and maximal stiffness and tuning away from frequency that are close to resonant frequency. At minimum mass increase which results in minimizing the amplitude of vibration during movement of the tool. The aim of the work is also to explain of the phenomenon of resonance for the designated vibration natural frequencies of the tool for servicing an artificial organ and eigenvectors which show shapes of deformation as a result of this negative phenomenon. - Źródło:
-
Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna; 2016, 22, 4; 234-244
1234-5563 - Pojawia się w:
- Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł