Title: Design of Soft Fingers for a Surgical Robotic Hand with Hybrid Structure

Abstract: Utilization of robot manipulators started to be preferred in many medical applications due to the rapid technological developments occurred in the last decade. Thanks to the studies and applications in the related literature, leaving the usage of classical industrial robot manipulator structures, new designs with respect to the application constraints have been focused on. In light of this, current study focuses on the design of soft fingers that will allow the usage of a robotic hand with hybrid structure on soft tissue handling that requires high precision and compliance. Throughout the study various prototype trials were carried out and their suitability for the system was discussed.

Keywords: Medical robotics; hybrid robotic hand; soft robotics; soft tissue handling

Başlık: Hibrit Yapıda Bir Cerrahi El için Yumuşak Parmakların Tasarımı

Özet: Robot manipülatörlerin kullanımı son dönemde hızla gelişen teknoloji ile birlikte sağlık alanında birçok uygulamada tercih edilmeye başlamıştır. İlgili literatürde gerçekleşen kapsamlı çalışmalar ve uygulamalar sayesinde tasarlanan robotik sistemlerde, klasik endüstriyel robot manipülatör yapıları terk edilmeye başlanarak, uygulama kriterlerini gözeten tasarımlar ön plana çıkarılmıştır. Bu noktadan yola çıkarak çalışma kapsamında, tıbbi operasyonlarda uygulamayı gerçekleştiren cerraha yardımcı olabilmesi için tasarlanmış hibrit yapıda bir cerrahi robot elin, operasyon hacmi içerisinde bulunan yumuşak dokuların zarar görmeden kavranması ve belli bir noktaya taşınması gibi yüksek hassasiyet gerektiren görevlerde kullanılabilmesini sağlayacak yumuşak parmakların tasarımına odaklanılmıştır. Çalışma boyunca farklı prototip denemeleri gerçekleştirilmiş ve sistem için uygunlukları tartışılmıştır.

Anahtar kelimeler: Medikal robotik; hibrit robot el; yumuşak robotlar; yumuşak doku etkileşimi

• Trivedi D, Rahn CD, Kier WM, Walker ID. Soft robotics: Biological inspiration, state of the art, and future research. Applied Bionics and Biomechanics 2008; 5(3): 99-117.
• Hsiao JH, Chang JY, Cheng CM. Soft medical robotics: Clinical and biomedical applications, challenges, and future directions. Advanced Robotics 2019; 33(21): 1099-1111.
• Suzumori K. Elastic materials producing compliant robots. Robotics and Autonomous Systems 1996; 18: 135-140.
• Yazici MV, Kahveci A, Kiziltas FS, Mulayim N, Gezgin E. Design and development of a surgical robotic hand with hybrid structure. In 2018 Medical Technologies National Congress (TIPTEKNO), 2018, November 9-10, Gazi Magosa, North Cyprus.
• Ilievski F, Mazzeo A, Shepherd RF, Chen X. Soft robotics for chemists. Angewandte Chemie International Edition 2011; 50(8): 1890–1895.
• Payrebrune KM, O'Reilly OM. On constitutive relations for a rod-based model of a pneu-net bending actuator. Extreme Mechanics Letters 2016; 8: 38-46.