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In this dissertation, a new robotic system to perform remote ultrasound examinations has been developed. In particular, it includes the design of a new master haptic interface.
First, in order to investigate the device required workspace, several anthropometrical studies have been considered. Then the state of the art has been examined to define force specifics exerted by radiologists during examinations.
Starting from these technical specifications, the concept of the project was defined: it has been decided to realize a small workspace haptic interface held by a passive positioning arm.
The arm is aimed to operate a pre-positioning in a larger workspace so that the device can be placed on the anatomic district of interest for the examination. This sensorized positioner with electromagnetic brakes is composed by a two rotational and one prismatic joints.
The interface operates in a smaller workspace to precisely realise probe movements. It is based on a five-bar mechanism plus a spherical joint obtained combining three rotational joints and one prismatic joint on top of it. Three actuators have been included to perform bilateral teleoperation providing force feedback to allow high transparency. The end-effector position is detected using magnetic encoders and then sent to the slave robot.
This document presents a kinetostatic analysis of the aforementioned mechanism and highlights its singularity problems. Moreover it contains sizing of the actuators and a constructive design solution to help interface transparency.


In questa tesi è stato sviluppato un nuovo sistema robotico per realizzare esami ecografici da remoto. In particolare, il lavoro include il design di una nuova interfaccia aptica master.
Per prima cosa, per definire il workspace richiesto dal task, sono stati presi in considerazione vari studi antropometrici. Successivamente è stato esaminato lo stato dell’arte per quantificare la forza esercitata dai medici radiologi durante lo svolgimento degli esami diagnostici.
A partire da queste specifiche tecniche, si è definito il concept del progetto: si è deciso di realizzare un’interfaccia aptica operante in un workspace ridotto, sostenuta da un braccio di posizionamento passivo.
Il braccio ha lo scopo di realizzare un pre-posizionamento su un workspace più ampio in modo che il dispositivo possa essere collocato sul distretto anatomico di interesse per l’esame. Questo posizionatore è dotato di sensori e freni magnetici ed è composto da due giunti rotoidali e un giunto prismatico.
L’interfaccia invece lavora su un workspace ridotto per realizzare con precisione i movimenti della sonda. Essa si basa su un meccanismo five-bar, un giunto sferico realizzato combinando tre giunti rotoidali e infine un giunto prismatico. Per realizzare una teleoperazione bilaterale, sono stati inclusi nell’apparecchio tre attuatori che forniscano il feedback di forza e consentano una buona trasparenza. Utilizzando encoder magnetici, si individua la posizione dell’end-effector che viene poi inviata al robot slave.
Questo lavoro presenta un’analisi cineto-statica del meccanismo sopra menzionato ed evidenzia i suoi problemi di singolarità. Inoltre, contiene il dimensionamento degli attuatori e una soluzione costruttiva volta a favorire la trasparenza dell’interfaccia.