Andres Vivas

• PhD.
• Professor at University of Cauca

Objetivo: Los asistentes robóticos se están convirtiendo en una herramienta degran ayuda para los cirujanos. En cuanto al procedimiento de sutura, aunque existenvarios dispositivos comerciales que le ayudan al médico a realizarla, todavía no sehan acoplado dichos dispositivos a un robot asistente con el fin de realizar suturasde manera completament...

En este proyecto se propone automatizar la sutura en cirugía laparoscópica usando un robot UR3 y un dispositivo electrónico con una pinza para sutura laparoscópica (Endo Stitch). La automatización de la sutura en cirugía mínimamente invasiva es crítica y busca minimizar la fatiga, mejorar la precisión y reducir el tiempo de operación del cirujano....

La cirugía endonasal es una técnica de cirugía mínimamente invasiva que se realiza a través de las fosas nasales para tratar trastornos de la base del cráneo. En este escenario, los robots han demostrado potencial para mejorar los procedimientos quirúrgicos al aumentar la seguridad, la precisión y la consecución de movimientos que serían difíciles...

El Comité Español de Automática (CEA) es una asociación científica sin ánimo de lucro que impulsa el desarrollo, la investigación y las enseñanzasuniversitarias en Automática. Es miembro nacional de la Federación Internacional de Control Automático (IFAC), y celebra anualmente desde el año 1977 las Jornadas de Automática. Estas se organizan por dis...

El pick-and-place es una de las operaciones más frecuentes en aplicaciones robóticas, sin embargo muchas veces se ve afectado por la presencia de obstáculos. En este trabajo se presenta la construcción de una plataforma software que permite la manipulación de un robot colaborativo UR3e mediante la generación de trayectorias 3D fácilmente definidas...

Este trabajo describe el empleo de juegos serios en realidad virtual para la rehabilitación de motricidad fina de miembro superior, como posible herramienta de rehabilitación para pacientes que han sufrido un accidente cerebrovascular. Se construyó un guante dotado de sensores flexibles, el cual permite mover una mano virtual en el computador. Se i...

This paper shows the implementation of a manipulation method based on encephalographic signals for the movement of a robotic endoscope holder in a surgical simulator. This simulator consists of three robots, one endoscope holder robot (Hibou robot) and two surgical robots (Lapbot and PA10 robot). The simulation allows performing a cholecystectomy o...

Bio-inspired robots offer locomotion versatility in a wide variety of terrains that conventional robots cannot access. One such bio-inspired platform is snake-like robots, which are mechanisms designed to move like biological snakes. The aim of this paper was to implement and validate, through comparison in real and simulation tests on flat terrain...

Contexto: Los cirujanos de intervenciones mínimamente invasivas requieren ampliar la información para realizar las rutas de intervención, este artículo describe un prototipo de realidad mixta de carácter educativo o prequirúrgico que hace uso del Casco Metavisión Meta II. Se crearon objetos 3D de estructuras morfológicas para neurocirugía y laparos...

This article reviews the literature on the latest advances in microdevices for medical applications. The objective is to show an overview of the latest devices and their applications, as well as future development vectors in the area. A search of about 170 articles was performed, most of them published between the years 2015 and 2021, of which 53 w...

Este artículo presenta una funcionalidad (skill) para el asistente virtual de voz Alexa Amazon, como herramienta de apoyo para los pacientes con diabetes. La lógica de la skill fue desarrollada como una calculadora de bolo para los pacientes, teniendo en cuenta un modelo de conteo de carbohidratos, grasas y proteínas consumidas. Respecto a la inter...

div> This paper introduces the implementation of a virtual laparoscopic surgery simulator assisted by robot. This type of simulator requires three robots: an endoscope robot (Hibou robot in this case) and two surgical robots (Lapbot robot and PA-10 robot in this case). The three robots are operated by the joystick in cholecystectomy and included in...

div> This paper introduces a natural interface for the movement of PA10 industrial robot and the implementation of its system. In order to evaluate the availability of these interfaces and the difference between the trajectory input by using its own development method and the trajectory executed by the robot, the mathematical model of PA10 robot is...

This article shows the implementation of a natural interface, and its system, for the movement of an industrial PA10 robot. In order to evaluate the usefulness of this type of interfaces and the difference that occurs between the paths entered and tho se executed by the robot through the use of its own development methodology. First, the mathematic...

The electrical stimulation has demonstrated its usefulness as actuators in the development of haptic devices, since it presents the possibility of varying parameters such as frequency and current intensity in different regions of the human body, producing different stimuli in the different mechanoreceptor organs. When used on the fingertips, it all...

La integración de robots en los quirófanos plantea mejorar el desempeño y eficiencia de variados procedimientos, dado que ofrece ventajas destacables sobre los procedimientos convencionales, en particular la precisión, el filtrado de temblor de mano y la posibilidad de ejecución de tareas complejas, sin embargo, aún prevalecen considerables desafío...

The microrobots are devices that in recent years have had a great development and that hope to revolutionize the area of medicine. In this area, they are designed in order to study difficult access spaces in the human body without the use of cables or external power. One of the great unknowns for modern researchers is to know in advance how the ope...

La diabetes tipo 1 es una afección en la cual el páncreas pierde su capacidad de producir suficiente insulina, incrementando significativamente la concentración de glucosa en la sangre. En el presente trabajo se presenta el diseño de un modelo matemático de las dinámicas glucosa-insulina de un paciente con diabetes tipo 1, el cual contempla el apor...

Introducción: Este documento describe el uso del filtro de Kalman extendido utilizando sensores inerciales (IMU), con el fin de realizar la identificación de los parámetros cinemáticos de la marcha humana a un bajo costo. Objetivo: Evaluar un método eficiente y de bajo costo para identificar los parámetros de la cinemática de la marcha humana. Me...

A reduced electrodermal activity (EDA) may be related to autonomic neuropathy (AN). The aims of this study were to independently study the characteristics of the EDA and its correlation with diabetes and AN. During a selfdesigned test, mean skin conductance level (MSCL), mean skin conductance response (MSCR) to stimuli, and difference in MSCL betwe...

Purpose: Poor electrodermal activity (EDA) may be related to diabetic neuropathy. The aims of this study were to investigate the characteristics of EDA, to design a portable electronic device capable of acquiring it and to formulate a hypothesis regarding the relationship between EDA and diabetic foot. Materials and methods: This study investigated...

Progressive Cavity Pumps (PCP) is an artificial fluid lift method widely used in oil wells of Colombia, Canada and Venezuela, where the pump is driven by a rod connected to the motor located at the surface. Efficiency in energy production is critical, and the current control techniques used are based on discrete changes, seeking for an operational...

Este libro trata sobre el modelado y el control de robots industriales tipo serie. Está dirigido a estudiantes universitarios de pregrado y postgrado, así como a profesionales en el área. Se muestra inicialmente el desarrollo histórico de esta tecnología, una descripción de su múltiples aplicaciones, así como las herramientas matemáticas necesarias...

En este artículo se hace una revisión del uso de las Interfaces Naturales de Usuario (INU) empezando por el estudio de los dispositivos que permiten su uso y que son más comunes en el mercado y la investigación. Posteriormente se muestran algunos trabajos desarrollados para manipular robots industriales y permitir a los usuarios realizar trabajos c...

El presente artículo muestra el diseño y construcción de un guante háptico con realimentación vibratoria. El guante construido, llamado Virtual Touch, involucra sensores de flexión con el fin de captar en todo momento el movimiento realizado por la mano, así como pequeños motores de vibración que indican al usuario el contacto con un objeto virtual...

Este articulo describe el modelo, control y simulación de un exoesqueleto robótico para reeducación de pacientes con daños motores causados por una lesión durante el desarrollo de un cerebro inmaduro, el cual tiene como objetivo optimizar la terpía de rehabilitación y con ella la recuperación del paciente. El diseo propuesto posee diez grados de li...

Este artículo presenta una revisión bibliográfica sobre los sistemas hápticos, tratando inicialmente la definición formal del concepto, así como las respectivas ramas de clasificación. Posteriormente se enmarcan trabajos e investigaciones desarrollados con dispositivos hápticos en diferentesáreas del conocimiento. El objetivo de esta revisión es ev...

Resumen El trabajo presentado en este artículo describe el proceso de diseño, desarrollo y una serie de pruebas de una primera versión de una aplicación móvil enfocada en asistir los procesos de rehabilitación de fracturas distales de radio. La aplicación se realizó basándose en algunas características del Diseño Centrado en el Usuario, por medio d...

This paper presents a review about neurosurgery, robotic assistants in this type of procedure, and the approach to the problem of brain tissue displacement, including techniques for obtaining medical images. It is especially focused on the phenomenon of brain displacement, commonly known as brain shift, which causes a loss of reference between the...

Contexto: Múltiples aplicaciones tecnológicas están empezando a incluir dispositivos de realimentación háptica, los cuales envían al usuario algún tipo de realimentación que a su vez se traduce en sensación. Este trabajo incursiona en la construcción de uno de estos dispositivos hápticos. Método: El presente trabajo muestra el procedimiento de dis...

Augmented Reality or AR is a technology characterized by virtual content adding on the perception of reality using the existing environment and overlaying additional information, this digital information is shown in a device display in real time. The aim of this study is to implement some tests for a mobile augmented reality system (MAR) and test t...

En este artículo se hace una revisión del desarrollo de la robótica quirúrgica empezando por los primeros robots industriales utilizados en procedimientos médicos, siguiendo con los grandes asistentes robóticos para cirugía abdominal, los mini y micro robots, sus tipos y diferentes aplicaciones, y finalmente se muestran los nano robots diseñados pa...

This paper presents a research project that has the challenge of manipulating a prosthetic hand in a virtual simulation environment using a natural interface based on a BCI (Brain Computer Interface), which should propose a new paradigm for the manipulation of a prosthetic hand. The information provided by encephalographic (EEG) signals captured fr...

El trabajo presenta la implementación de un simulador quirúrgico virtual para operaciones de laparoscopia utilizando asistentes robóticos. Para este tipo de simuladores son necesarios tres robots: un robot portaendoscopio (en este caso se utiliza un robot Hibou) y dos robots quirúrgicos (en este caso un robot Lapbot y un robot tipo PA-10). Los tres...

This paper shows the implementation of a PA-10 Mitsubishi robot on a surgical virtual simulator for laparoscopic surgeries by using surgical assistant robots. For the proposed simulator three robots are necessary: An endoscopeholder robot (in this case the Hibou robot), and two surgical robots (in this case a Lapbot robot and the designed PA-10 rob...

Este articulo presenta la aplicacion de un sistema de captura de gestos con el fin de manipular dos robots quirurgicos virtuales. El sistema de captura de gestos se realiza por medio de un dispositivo Kinect, el cual detecta el movimiento de las manos del usuario con el fin de mover los robots quirurgicos, y de su rodilla derecha, utilizada para ca...

Este artículo presenta el desarrollo de una herramienta software para la práctica de la robótica quirúrgica que integra la utilización de robots quirúrgicos en un entorno virtual 3D y que lleva por nombre RoboSurgery. La herramienta ha sido diseñada para que los ingenieros puedan comprender el uso de los asistentes robóticos en operaciones de lapar...

This article shows the design and construction of a glove haptic with vibration feedback. The glove, called Virtual Touch, involves flex sensors in order to capture the movement carried out by hand, as well as small vibrating motors that indicate to the user the contact with a virtual object. Two types of software were deployed to operate the devic...

This article presents a gesture capture system for manipulating two virtual surgical robots. Gesture capture uses Kinect device to detect the movement of the user's hand to move the surgical robots, and his right knee to change the needed surgical tools. This natural interface capture system is proved on a surgical simulator for laparoscopic, that...

This article presents the design and operation of the first prototype of a robot, designed to guide the insertion of screws in spinal fixation surgery. This type of surgery, usually done manually, could cause many injuries due to human error at the moment of inserting the screws into the patient?s vertebrae. Computed tomography can be used to avoid...

To find the kinematic model in applications different from robotics, the free-body diagram and coordinateconversion using Euler angles is frequently used. In robotics the Khalil-Kleinfinger (1986) method is used(and others), which allows coordinate conversions over several joints. In this paper a new application ofthis method to solve the fire cont...

This paper presents a newfangled gesture recognition system for handling two surgical robots in a virtual simulator. The two robots are designed to perform laparoscopy, in order to provide a basis for a surgical trainer. Originally the system is commanded by a joystick, but the inclusion of the new Leap Motion device allows the simulator to be hand...

This paper presents the design and implementation of a neuro-rehabilitation system for hands based on Nitinol actuators. The design process of a mechanism to assist hand rehabilitation therapies of spastic patients is presented. The system is based on the use of shape memory alloy (SMA) springs, Nitinol mainly, as actuation system, being that this...

This article shows a simulation environment in 3D for laparoscopic surgeries, using three virtual robots. Two of them are surgical robots and the third one is an endoscopic holder, designed at the University of Cauca. These three robots are manipulated by two joysticks. The system permits the user to see the movement of the surgical robots in the a...

El objetivo de este material es servir como libro base para los diferentes cursos que se impartan en las universidades y escuelas técnicas. Para ello se ha tratado de dotar de un aspecto teórico, pero también de un importante aspecto práctico que capacite al estudiante a desarrollar futuros proyectos de robótica médica fundamentados en lo aquí apre...

El objetivo de este material es servir como libro base para los diferentes cursos que se impartan en las universidades y escuelas técnicas. Para ello se ha tratado de dotar de un aspecto teórico, pero también de un importante aspecto práctico que capacite al estudiante a desarrollar futuros proyectos de robótica médica fundamentados en lo aquí apre...

Uno de los principales problemas en el control por modelo de referencia es que las dinámicas no modeladas, la incertidumbre paramétrica y el acoplamiento dinámico, afectan el desempeño del sistema de control. Este artículo presenta una estrategia de control bajo el enfoque back-stepping, con el fin de garantizar en primera instancia la estabilidad...

This paper presents the design and construction of a system for digital controllers implementation, which allows you to apply a practical knowledge of different areas, such as continuous systems, discrete systems, characterization for reaction curves, modeling techniques and implementation of controllers, among others. The system consists of a hard...

One of the typical problems of model-based control strategies is impact on control system performance due to non-modeled dynamics, parametric uncertainty and dynamic coupling. This paper offers a control strategy under a back stepping approach in order to ensure stability into a closed loop of a 4-dof Scara manipulator, and also to generate a syste...

This article presents the design of a new robot for translumenal endoscopic surgery. This type of surgery, evolved from laparoscopic surgery, allows the access into the abdominal cavity of the patient through natural orifices such as the mouth, urethra, anus or vagina, and from there reaches the area of the surgical intervention. This procedure has...

Este artículo presenta una evaluación del desempeño de varios controladores avanzados aplicados al control cartesiano de un robot manipulador de cuatro grados de libertad, tipo SCARA. Inicialmente se expresa el modelo dinámico del robot, para posteriormente implementar en simulación diversos tipos de controladores. Algunas simulaciones no están bas...

This article presents an evaluation of performance of several advanced controllers applied to the operational control of four degrees of freedom SCARA robot. First the dynamic model of the robot is presented. Then, several controllers are designed, beginning by classical PID controller that is not based on a mathematical model. Then, model based co...

The new technology advances have allowed us the design and construction of sophisticated artificial legs, which give a very close to normal human gait to patients that have received these devices. But the task is very difficult, and it requires a lot of research with interdisciplinary-science teams. One of the tools which lets to get excellent arti...

This article shows the steps followed in the design and construction of the prosthetic right hand UC-1. This device was designed based on a tree structure: three fingers with a range of three degrees for each finger. The operation and control of the prosthesis was tested in simulation, and then a prototype of a multi-articulated finger was designed...

This article presents the Ibero-American Open-Surg project, that attempts to develop several medical robotic applications, based on open source software. This project expects that the developed software tools can be extensively used on teaching techniques about medical procedures in Ibero-America. Objectives and advances of this project are present...

Este artículo presenta una aplicación eficiente de un control por modelo de referencia sobre un robot paralelo. El control utilizado es un control predictivo funcional el cual hace uso de un modelo dinámico simplificado del robot. Las pruebas experimentales son realizadas sobre el robot H4, robot paralelo que posee 3 grados de libertad en translaci...

This paper presents the mathematical and structural model, simulation and computed torque control of the LapBot robot, developed by the Group of Investigation of Industrial Automatics, of the Universidad del Cauca, Colombia. First, a summary of the principal surgery assistant robots of the world is presented, and how they solve the problem of passi...

This paper presents the mathematical and structural model, simulation and computed torque control of the LapBot robot, developed by the Group of Investigation of Industrial Automatics, of the Universidad del Cauca, Colombia. First, a summary of the principal surgery assistant robots of the world is presented, and how they solve the problem of passi...

This article presents a study about the use of industrial robots as assistants in laparoscopic surgeries. An analysis of laparoscopic surgical method and this procedure assisted by robots is presented. The problem of passing through the hole abdominal where surgical instruments are inserted is enligthed. This problem is solved through an optimizati...

This article shows a simple methodology to implement an operational space control on a 6-DOF arm robot. First, the model is linearized and decoupled by feedback, next a computed torque control scheme in the operational space is implemented with a Jacobian matrix calculus running within small sampling period, is exhibited. Major simulation results p...

In this paper, we provide a comprehensive method to perform the physical model identification of parallel mechanisms. This includes both the kinematic identification using vision and the identification of the dynamic parameters. A careful attention is given to the issues of identifiability and excitation. Experimental results obtained on a H4 paral...

Este artículo presenta una aplicación eficiente de un control por modelo de referencia sobre un robot de tipo SCARA. El control estudiado es un control predictivo funcional, el que hace uso de un modelo dinámico simplificado del robot. Los ensayos simulados se realizan sobre un robot de cuatro grados de libertad, tipo SCARA. Con el fin de comparar...

This paper deals with an efficient application of a model-based predictive control scheme in parallel mechanisms. A predictive functional control strategy based on a simplified dynamic model is implemented. Experimental results are shown for the H4 robot, a fully parallel structure providing 3 degrees of freedom (dof) in translation and 1 dof in ro...

This paper describes an efficient approach for nonlinear model predictive control, applied to a 6-DOF arm robot. The model is first linearized and decoupled by feedback, secondly a model predictive control scheme, implemented with an optimized dynamic model and running within small sampling period, is exhibited. Major simulation results performed u...

This thesis is concerned to the identification and control of a parallel machine (H4 robot from LIRMM). Parallel robots have a high dynamic that implies control laws with capacity to include this dynamic. These laws are based on a dynamic model of the robot and their dynamic parameters must first be identified. Dynamic parameter identification is m...

This paper deals with the application of interval analysis for outer bounding the physical parameters of parallel robots. The robot is modeled with classical Lagrange equation which leads to an inverse dynamic model linear with respect to the parameters. Assuming the error additive on the input (motor torque), the problem is termed as a constraint...

This paper presents an alternate solution to the maximum likelihood approach, usually employed for estimating the physical parameters of dynamic models of robots, through the application of reliable approaches in a bounded error context. The robot is modelled with Lagrange equations, which lead to an inverse dynamic model linear with respect to the...

This paper presents an efficient application of a model based predictive control in parallel mechanisms. A predictive functional control strategy based on a simplified dynamic model is implemented. Experimental results are shown for the H4 robot, a fully parallel structure providing 3 degrees of freedom (dof) in translation and 1 dof in rotation. P...

This paper presents the application of an ellipsoidal method for robust dynamic identification of parallel robots. The robot is modelled with classical Lagrange equation which leads to an inverse dynamic model linear with respect to the parameters. Assuming the error additive on input (motor torque), the problem is expressed in a bounded error cont...

This paper deals with the experimental identification of the dynamic parameters of parallel machines. The dynamic parameters are estimated by using the weighted least squares solution of an over determined linear system obtained from the sampling of the dynamic model along a closed loop exciting trajectory. Experimental results are exhibited for th...

This paper deals with an efficient application of a model based predictive control in parallel machines. A receding horizon control strategy based on a simplified dynamic model is implemented. Experimental results are shown for the H4 robot, a fully parallel structure providing 3 degrees of freedom (dof) in translation and 1 dof in rotation. The mo...

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This paper presents an efficient application of a model reference control on a parallel robot. This type of robots has as main advantage its precision and great movement speeds. The control method applied is a Predictive Functional Control which uses a robot's simplified dynamic model. Three control strategies were compared, with similar setpoints...

This paper describes an efficient approach for model based control, applied on a SCARA robot. The studied control is the predictive functional control which uses a simplified dynamical model of the robot. The simulated tests are made on a SCARA type robot, with four DOF. To compare several control strategies, a classical PID control and two model b...

Resumen: Este artículo presenta la aplicación, en una cirugía de extirpación de vesícula (colecistectomía), del robot para cirugía laparoscópica 'LapBot' en un ambiente de simulación tridimensional. Se realiza el seguimiento de movimientos reales de una cirugía usando los modelos geométricos del robot, el cual pasa a través de un punto fijo en el e...

Recibido 27 de enero 2012. Aprobado 17 de febrero 2012 MODELING AND SIMULATION OF A ROBOT FOR ENDOSCOPIC TRANSLUMENAL SURGERY Resumen— Este artículo presenta el diseño de un nuevo robot para cirugía endoscópica transluminal. Este tipo de cirugía, evolución tecnológica de la cirugía laparoscópica, pretende ingresar al abdomen del paciente por los or...

Resumen: En los últimos años numerosos estudios sobre la marcha humana con el objetivo de diseñar prótesis de pierna funcionales han sido realizados. Este estudio presenta la primera parte de una nueva metodología para obtener un diseño de prótesis de pierna óptimo. El estudio parte del diseño de un robot bípedo de base, de nueve grados de libertad...

El robot Scorbot-ER 5plus es un robot industrial diseñado para propósitos académicos. Aunque dicho robot posee un control programado de fábrica, es de gran interés para la investigación implementar en él otros tipos de controladores para probar algoritmos diferentes. Para esto es necesario conocer su modelo matemático así como los parámetros dinámi...

Resumen Este artículo muestra el diseño de un nuevo robot que puede ser utilizado en operaciones de laparoscopia. El robot llamado LapBot posee una arquitectura de nueve grados de libertad que le permiten posicionar y orientar los instrumentos quirúrgicos dentro del abdomen de un paciente, pasando a través de un punto fijo en el espacio cartesiano...

Resumen— El presente artículo muestra el desarrollo de un sistema virtual para el posicionamiento del robot porta endoscopio Hibou. Este robot, diseñado en la Universidad del Cauca, consta de siete grados de libertad, dos de los cuales son pasivos con el fin de asegurar el paso por el orificio abdominal, y porta en su órgano terminal el endoscopio...