PROGETTAZIONE E PROTOTIPAZIONE DI UNO STRUMENTO MECCATRONICO PER LA CORREZIONE AUTOMATICA DEI MOVIMENTI INVOLONTARI IN MICROCHIRURGIA

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Italiano: Questa tesi si è proposta di progettare, integrare e costruire il prototipo di un bisturi meccatronico, uno strumento attivo per la cancellazione del tremore fisiologico del chirurgo impegnato in operazioni oftalmiche, che presenta il vantaggio di mantenere una forma di chirurgia diretta, rilevando il movimento imposto dalla mano del medico e compensandone attivamente le componenti indesiderate. E' stata, inoltre, definita la sensoristica da alloggiare all'interno dello strumento meccatronico e si è provveduto a caratterizzare, tramite l'utilizzo di due banchi prova appositamente progettati e costruiti, il segnale di due giroscopi e di un accelerometro triassiale scelti per la rilevazione del movimento. Il bisturi riesce a soddisfare le specifiche fisiologiche individuate, anche grazie a un nuovo sistema ibrido di attuazione interna, in cui un'amplificazione meccanica e una di tipo idraulico sono abbinate ad attuatori piezoelettrici. In particolare test preliminari hanno mostrato che lo strumento è in grado di compensare componenti di moto di ampiezza pari a oltre 500 μm e contenuto in frequenza fino a 60 Hz. Il lavoro svolto costituisce la base per una serie di prossimi esperimenti atti a validare l'efficacia di questo strumento. English: The aim of this thesis was to design, integrate and fabricate a handheld microsurgical mechatronic instrument. The device is intended to be exploited for active suppression of physiological tremor, which limits the accuracy during ophthalmic and neurological microsurgery. The working principle is to detect the surgeon's hand movement and to compensate involuntary components. A dedicated setup has been developed for characterisation of the 2 microelectromechanical gyroscopes and of the triaxial accelerometer which are adopted for motion detection. The tool meets the requirements given by the medical applications, thanks mainly to a new hybrid concept for internal actuation, where mechanical and hydraulic amplifications are coupled with piezoelectric actuators. In particular preliminary tests proved that the device is able to compensate motion components whose maximum amplitude is greater than 500 μm and frequency content is up to 60 Hz. This work is the basis for future experiments aimed at assessing the effectiveness of the tool.