Título provisional de la tesis

Estudio de los niveles de autonomía de los robots quirúrgicos. Contribuciones al aprendizaje por demostración a partir de información haptica.

Resumen

Uno de los problemas de mayor interés para la comunidad científica en el área de la robótica quirúrgica es la transferencia de la información preoperatoria al escenario quirúrgico y su actualización en tiempo real. Solucionar este aspecto es clave para los futuros desarrollos encaminados hacia la autonomía de los robots quirúrgicos. En concreto, la información táctil es fundamental para conocer la fuerza que se aplica al paciente durante una intervención en cirugía mínimamente invasiva.

Inicialmente se busca obtener un sistema que permita, por medio de la teleoperación, realizar distintos procedimientos de cirugía mínimamente invasiva con un robot colaborativo. Para ello, se establece un control bilateral que permita al operador realizar tareas remotas de manipulación haciendo un estudio de los factores que influyen en el desempeño de la actividad como el retardo en las comunicaciones. Asimismo, en este primer paso se pretende diseñar una plataforma experimental que permita realizar las mediciones de fuerza, de los distintos procedimientos médicos que se planteen, por medio de sensores de par de alta precisión.

En una segunda etapa, una vez se disponga de todo el sistema de teleoperación montado, se plantea capacitar a dicho sistema para que actúe como un asistente para el cirujano pudiendo guiar o ayudar a la ejecución de una tarea concreta. Con ello, se pretende empezar a dotar al robot de cierto grado de autonomía, aunque a muy bajo nivel, puesto que las tareas que se plantean son algunas como corregir trayectorias, fijar umbrales de movimiento o controlar las velocidades y aceleraciones en los movimientos. La hipótesis es que con este tipo de asistencia por parte del robot se pueda obtener información haptica en la intervención mínimamente invasiva, es decir, ya no solo registrar la fuerza realizada, sino poder sentirla y que esta retroalimentación haga que mejore la calidad del procedimiento clínico.

Como objetivo final de la investigación planteada, se dispondrá de un sistema robotizado dotado con autonomía para realizar tareas puntuales. Se trata de que se pueda realizar tareas específicas de cirugía basadas en la información proporcionada anteriormente. De esta forma, el robot recibe la autonomía gracias al aprendizaje por demostración y adquiere la capacidad de poder llegar a sustituir al cirujano durante la realización de una tarea puntual. Por lo tanto, para que el robot pueda adquirir la autonomía mencionada es necesario implementar técnicas de inteligencia artificial como las redes neuronales profundas que, como novedad, aparte de recibir la información sobre la posición del robot, la velocidad o la aceleración, se introducirá como parámetro la fuerza que se ha realizado. De esta forma, se logra que el aprendizaje por demostración sea a partir de información haptica, que es crucial en la cirugía mínimamente invasiva para que el cirujano pueda tener una información global de toda la intervención quirúrgica. Además, con esta mejora de la autonomía del sistema robotizado y con la suma de las técnicas de inteligencia artificial y la información haptica se abre la posibilidad de dar los primeros pasos para lograr mayores niveles de autonomía en los robots colaborativos con la capacidad de improvisación sobre una tarea.

Director/a: JOSÉ MARIA SABATER NAVARRO

Código ORCID: 0009-0006-0881-3171