El proyecto consiste en la implementación experimental de un sistema robótico, conformado por un robot manipulador serial de 6 grados de libertad, para realizar seguimiento de alta precisión de trayectorias con el fin de ser utilizado como una herramienta principal en cirugías de corte. El proyecto contempla la construcción de un banco de pruebas experimental que incluye un robot serial comercializado por Universal Robot (serie UR5), la instrumentación requerida (sensores y actuadores), el sistema de controlador digital, el espacio de trabajo acondicionado para el robot y el sistema haptics. El proyecto se realizará de forma conjunta entre la Universidad de Ingeniería y Tecnología – UTEC (Lima, Perú) y la Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP (Campinas, Brasil).  https://ibit.ly/nJxU

Las operaciones quirúrgicas pueden ser muy complejas dependiendo de las horas de operación, procedimientos necesarios, material y equipo quirúrgico de la sala de operaciones, e implementaciones requeridas durante la operación. Así, el cirujano necesita realizar una serie de actividades de forma cuidadosa para poder obtener una operación exitosa. Sin embargo, cuando se trata de cirugías de largas horas, esta puede llevar al cansancio del cirujano, quien pierde su desempeño a medida que transcurre el tiempo de la operación. Por otro lado, podemos detectar que las intervenciones quirúrgicas presentan algunos procesos repetitivos, como los cortes en determinadas áreas en los individuos. Así, los cortes por cirugía pueden ser automatizados utilizando un robot manipulador serial. La implementación de estos robots de cirugías depende del control de estabilidad adecuado para garantizar el buen desempeño en presencia de incertezas y de parámetros no modelados del sistema. Así, este proyecto busca implementar un sistema robotizado para cirugía de corte con el propósito de servir como herramienta al cirujano, lo cual le permitirá concentrarse únicamente en aspectos más difíciles de una intervención quirúrgica.

La tecnología de cirugía de precisión con robots es relativamente nueva en el mundo y aún no está muy extendida ni es muy utilizada debido, principalmente, a los altos costos que implica, ya que el valor de estos robots comerciales oscila entre $1 millón a $2.5 millones. A pesar de la existencia de robots de cirugía en el mundo, en el Perú no existen antecedentes de uso, de investigación, ni de desarrollo de este tipo de tecnología. Debido a esto, el presente proyecto marcará un precedente en cuanto a la innovación de tecnologías de cirugía de precisión en el Perú, lo cual generará tecnología propia de alto valor agregado en salud pública. Será, además, un precedente en la aplicación de un sistema mecatrónico a la mejora de la calidad de los tratamientos quirúrgicos, lo cual reducirá el tiempo de ejecución de una cirugía y las vibraciones naturales del pulso de un médico durante la misma. En el largo plazo, esta tecnología permitirá mayor precisión de los procedimientos, reducción de las complicaciones asociadas con las cirugías, así como la reducción de costos pre y post-operatorios. Ello traerá como consecuencia la reducción de la estancia de pacientes en los hospitales. Además, se podrá reducir el trauma operatorio que surge por algunas ineficiencias médicas durante la cirugía asociadas a movimientos involuntarios que generan algunos movimientos indeseados.

El sistema que se desarrollará podrá ser replicado e implementado en diversos hospitales locales y nacionales debido al bajo costo del mismo en comparación con tecnologías existentes fuera del Perú. Es el motivo principal el enfoque de mejora concentrado en las técnicas de control avanzado, lo cual no incrementa el costo del hardware significativamente, a diferencia de otras tecnologías que se concentran más en el desarrollo de hardware usando métodos de control tradicionales. Así, a nivel local, los médicos contarán con tecnología robótica de punta para realizar cirugías de precisión. La interface de tipo haptics de la presente propuesta se convierte, además, en una herramienta única en el Perú, la que ayudará al médico a sentir lo que está tocando remotamente; ello convertirá al sistema en un prototipo patentable en varios aspectos (uso, diseño, copyright de software), por tener características diferenciadas de interface y control. Por el lado académico, este proyecto permitirá la implementación de nuevas propuestas de síntesis de controladores robustos y no lineales sobre un banco experimental real. Asimismo, esto incluirá la optimización de la trayectoria adecuada del robot, lo que generará trayectorias suaves deseadas.

Finalmente, es importante mencionar la formación de jóvenes investigadores dentro del proyecto: se incorporarán cuatro jóvenes tesistas para fortalecer su formación investigadora mediante tecnología de punta e investigadores altamente calificados de Perú y Brasil que cuentan con experiencia internacional en el área de robótica y control. El alto nivel en ingeniería que requiere el desarrollo de todo el sistema robótico implica dominar temas de ingeniería mecatrónica, de control, de diseño y de robótica aplicada a la medicina. Los jóvenes investigadores se fortalecerán en estos temas especializados, orientados a desarrollar biotecnologías con sistemas mecatrónicos, lo cual corresponde a la línea de investigación planteada. Basado en los alcances del proyecto, se espera desarrollar tesis de alto nivel científico y tecnológico en áreas de ingeniería que promueven mejoras en biotecnología. Así, se tendrán dos tesis de pregrado y dos tesis de maestría, de acuerdo a la especialidad del tesista, enfocadas en los siguientes temas: a) aplicación de la tecnología Haptics para la cirugía de corte; b) estudio y aplicación de optimización de trayectoria del robot para la cirugía de corte; c) diseño y simulación de control no lineal para la precisión en la cirugía de corte; y d) diseño y simulación de control robusto del robot para la precisión en la cirugía de corte.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Salud

Sector: General

Lugar de ejecución del proyecto: Lima

Fecha de inicio:  03/12/2018

Fecha de cierre:  01/01/2021

Plazo de ejecución (meses): 24

Objetivo principal

Implementar un control háptico remoto de un sistema robótico de 6GDL para aplicación en cirugía de corte

Objetivo específico 1

Obtener el modelo matemático no lineal del sistema robótico, mediante la identificación de las variables controladas y manipuladas del sistema

Objetivo específico 2

Estudiar, diseñar e implementar metodologías de control robusto y no lineal para el control con precisión y seguimiento de trayectoria del robot

Objetivo específico 3

Proponer e implementar computacionalmente una síntesis de control robusto y no lineal adecuado para el control de trayectoria de alta precisión

Objetivo específico 4

Implementar experimentalmente el sistema controlado usando realimentación de fuerza (haptics)

Institución responsable del proyecto

Universidad de Ingeniería y Tecnología

RUC: 20545990998

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: Lima

Dependencias: Departamento de Ingeniería Mecatrónica, Departamento de Ingeniería Electrónica

Institución asociada

Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

RUC: –

Tipo de entidad: Universidades extranjeras

Régimen: Público

País: Brasil

Departamento –

Provincia –

Distrito –

Investigador principal

Nombres: Ruth Vanessa

Apellido paterno: Canahuire

Apellido paterno: Cabello

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Ingeniería Mecatrónica

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Dependencia: Departamento de Ingeniería Mecatrónica

Coinvestigador

Nombres: Óscar Efraín

Apellido paterno: Ramos

Apellido paterno: Ponce

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Dependencia: Departamento de Ingeniería Electrónica

Coinvestigador

Nombres: Alberto Luiz

Apellido paterno: Serpa

Apellido materno: –

Grado académico: Doctor

Entidad: Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

Dependencia: Facultad de Ingeniería Mecánica

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 5

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 5

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 5

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestria

Entidad: Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 5

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestria

Entidad: Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

Gestor tecnológico

Nombres: Gestor tecnológico no identificado 1

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Coordinador administrativo

Nombres: Rocío Cecilia

Apellido paterno Valenzuela

Apellido materno Osorio

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.