GENERACIÓN DE CONCEPTOS

Una vez clarificados los requerimientos del cliente y convertidos en un modelo funcional que representa el conjunto de funciones que es necesario que el robot debe realizar, el siguiente paso consiste en generar conceptos de diseño, es decir, ideas con las cuales se pretende dar solución a cada una de las funciones definidas previamente en el modelo funcional, El objetivo es generar la mayor cantidad posible de ideas, para generar la mayor cantidad posible de soluciones, para lograr este objetivo se emplearon dos técnicas conocidas como:

9 La tormenta de ideas (brainstorming)

9 Matrices morfológicas

3.4.1 TORMENTA DE IDEAS (BRAINSTORMING)

Es una técnica donde se propicia la creatividad en un corto tiempo, donde se deben cumplir cuatro reglas básicas:

1.- Se excluye el juicio crítico, la crítica de las ideas se reserva para otro momento

2.- La imaginación libre es bienvenida, no importa cuan absurda parezca una idea, debe ser bien recibida.

3.- Se requiere cantidad, entre más ideas se generen, hay más posibilidad de encontrar buenas ideas.

4.- Combinar y mejorar las ideas, además de las ideas propias, los participantes son convocados a mejorar las ideas de otros y a efectuar combinaciones entre las ideas generadas.

Para llevar a cabo esta técnica debe haber un líder, que explique las reglas y plantee el problema a resolver, él mismo reúne las ideas y las organiza para su evaluación posterior.

3.4.2 PROPUESTAS PARA EL DISEÑO DEL MANIPULADOR.

1.- Un brazo robótico que se pueda fijar a la mesa de cirugía, que pueda ser controlado electrónicamente por medio de un control manual, además que cuente con un sistema de fijación para el laparoscopio que permita una instalación rápida de los diferentes diámetros de laparoscopios existentes (10, 5 y 3 mm), todo lo anterior considerando que el peso máximo del manipulador completo no exceda de 25 kg.; la alimentación será con una acometida de 127 volts ca.

2.- Un manipulador que funcione con actuadores neumáticos que serán alimentados por un pequeño compresor que se podrá transportar independientemente y que funcionará con energía eléctrica de 127 volts, el manipulador se fijará permanentemente en el techo del quirófano y las articulaciones se extenderán hasta alcanzar el punto deseado en el paciente, los controles se realizarán a través de un PLC programado, el asistente del cirujano controlará los movimientos

3.- Un manipulador instalado en un pedestal con ruedas y freno diseñado especialmente para el robot, de modo que se pueda colocar en la posición más cómoda para el cirujano y sus asistentes, los eslabones del manipulador se activarán por medio de motores a pasos que serán controlados por medio de controles de pedal que se colocarán cerca del cirujano, quien será el encargado de controlar los movimientos del manipulador.

4.- Diseñar un robot que sea portátil y que sus articulaciones puedan ser desmontables, con la finalidad de que los componentes del mismo no representen dificultad para ser instalados por una sola persona, aunque el manipulador totalmente armado pese un poco más de los 25 kg deseados, este robot se montará en la mesa de cirugía utilizando las guías disponibles, comenzando con la base del robot y posteriormente cada uno de sus componentes; sus eslabones serán impulsados con motores de corriente directa y caja reductora de engranes para lograr el torque requerido, estos motores serán controlados por control remoto gobernado por el asistente del cirujano.

5.- Realizar el diseño de un robot asistente para laparoscopia que se pueda instalar y fijar manualmente en las guías de las mesas de cirugía, que sus eslabones sean plegables de manera que su instalación se pueda agilizar y realizar por una sola persona, por lo que el manipulador completo no debe exceder de 25 kg, se moverá impulsado por motores eléctricos de corriente continua que serán controlados por medio de un software que interpretará y procesará la información recibida de un comando hablado del cirujano que será captado por un pequeño micrófono, para que sea él quien directamente controle el robot.

6.- Diseñar un manipulador que se impulse utilizando motores eléctricos de cd para los pares de revolución y actuadores neumáticos, para los pares prismáticos, ambos serán controlados por una tableta electrónica que se diseñará especialmente para esta aplicación; el control de los movimientos los realizará el asistente del cirujano a través de un control remoto manual, éste manipulador deberá ser fabricado con materiales ligeros y resistentes como la fibra de carbono, con la finalidad de hacerlo lo más ligero posible, sus eslabones serán abatibles para facilitar su transportación e instalación, deberá contar con una fuente eléctrica que se alimente con acometida de 127 volts ca y entregue a la salida los voltajes requeridos para los motores y los circuitos.

3.4.3 MATRICES MORFOLÓGICAS.

Con las ideas del brainstorming, se pueden realizar una serie de combinaciones, que resulten en una gran cantidad de conceptos, concentrados en una matriz morfológica, para la generación de un concepto que satisfaga los requerimientos del cliente.

Función 1 2 3 4 5

A _manipulador Montar el Bloques en “U” con tornillo fijador Bloques en “G” con tornillo fijador Bloques en “C” con excéntrico fijador Abrazadera con paralelas Bloque en “U” con presión hidráulica B Sostener el

laparoscopio Mordazas con clamp

Abrazadera en “C” con tornillo Cilindro con bolsa inflable Conicidad con apriete por balines Conicidad con apriete por casquillo elástico

C Energizar equipo Fuente de alimentación independiente Alimentación con baterías Fuente rectificadora de ac a cd Compresor neumático Fuente conversora y baterías

D Procesar señal CPU con PLC CPU con _{Software programa} CPU con _electrónica Tarjeta CPU con DSP

E _laparoscopio Desplazar Motores a _pasos cd con caja Motores de reductora

Cilindros

neumáticos hidráulicos Cilindros neumáticos Motores

F _movimientos Controlar Control _remoto Control de _pedal Control por _{voz luz infrarroja} Control por Panel de _control

G Material de los _eslabones Aluminio Fibra de _{carbono inoxidable} Acero Nylamid Acero al _carbón

H Estructura del _{manipulador desmontables} Eslabones Eslabones _abatibles Eslabones en posición de home Caja de control y manipulador separados Eslabones ajustables manualmente

I Configuración _{del brazo} PRRR RRRRP RPP RPPSP RRP

Tabla 3.2 Matriz Morfológica

3.4.4 DESCRIPCIÓN DE LOS CONCEPTOS INCLUIDOS EN LA MATRIZ MORFOLÓGICA

Los conceptos generados en la sesión de tormenta de ideas se revisaron y organizaron de manera que se pudieran incluir en la matriz morfológica, para trabajar fácilmente la matriz se enlistaron los conceptos de manera breve, pero con la finalidad de tener una clara definición de los conceptos empleados en la matriz morfológica, a continuación se explican cada una de las funciones que aparecen en la matriz.