倫敦帝國理工學(xué)院，研究人員正在夜以繼日地工作，以便顯著改善神經(jīng)外科手術(shù)的流程，使之更加微創(chuàng)。歐盟資助的 EDEN2020 多學(xué)科項目旨在通過整合幾項關(guān)鍵技術(shù)來推進(jìn)腦部疾病的治療和確切的藥物輸送，其中機器人輔助導(dǎo)管操縱是一個關(guān)鍵的主要組成部分。
Elmo 運動控制公司被選中，以其 Platinum Maestro 運動控制器來主控 4 軸機器人系統(tǒng)，并用 4 個微型 Gold Twitter 伺服驅(qū)動器來驅(qū)動電機。
作為該技術(shù)核心的可轉(zhuǎn)向機器人針頭(以及創(chuàng)新的藥物輸送方法，術(shù)前磁共振成像和術(shù)中超聲波)，可幫助外科醫(yī)生精確地在大腦導(dǎo)航，抵達(dá)準(zhǔn)確的腫瘤位置，從而實現(xiàn)精確的藥物輸送。優(yōu)化軌跡將各種障礙和敏感的大腦區(qū)域考慮在內(nèi)，并以最大的準(zhǔn)確度進(jìn)行操縱，從而最大限度地減少出現(xiàn)任何不可逆腦損傷的可能性。
可轉(zhuǎn)向針頭技術(shù)極大地降低了手術(shù)過程中的腦損傷
通過大腦來控制機器人，可轉(zhuǎn)向?qū)Ч艿娜蝿?wù)并非易事。由于采用高 4 軸同步水平以及低至 10μm 的精度要求，因此任何錯誤都可能嚴(yán)重?fù)p傷大腦。Elmo 先進(jìn)的多軸運動控制器 Platinum Maestro 可以實現(xiàn)最多 4 軸同步，以 250μs 的 EtherCAT 循環(huán)速度向前移動刺針。
在最近與 Elmo 代表會面時，EDEN2020 項目協(xié)調(diào)員 Ferdinando Rodriqugez Y Baena 教授解釋說：“該系統(tǒng)將能夠以無與倫比的準(zhǔn)確性，精確度和更新速度來感受及感知術(shù)中不斷變形的大腦解剖結(jié)構(gòu)?！?/FONT>
Platinum Maestro (P-MAS) 是一款配備有高效 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)的同類最佳運動控制器，專為要求苛刻的多軸應(yīng)用而定制，其高度同步的系統(tǒng)所需的巨大處理能力與無數(shù)運動算法相結(jié)合，使其成為需要更快更精確進(jìn)行擦拭的機器和機器人的理想之選。P-MAS 對 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方式獨一無二，將最短的網(wǎng)絡(luò)循環(huán)時間以及決定性的用戶程序相結(jié)合，可實現(xiàn)快速、可靠且無與倫比的多軸性能。
Platinum Maestro 主控腦部手術(shù)期間的多軸導(dǎo)航
可編程斜面針尖 (PBN) 通過大腦向前推進(jìn)，它由 4 個生物具有相容性的柔性互鎖塑料段節(jié)構(gòu)成，每個塑料段節(jié)都有一個用于藥物輸送的工作通道以及一個含有用于形狀感測的光纖電纜通道，針頭的整體轉(zhuǎn)向能力受每段節(jié)同步推進(jìn)管控。
例如，某些段節(jié)會有針對性地推進(jìn)，而另一些段節(jié)會保持在原位，這能夠讓針頭在受到來自周圍軟組織的作用力時彎曲及屈曲，每段節(jié)的運動均由一個小型無鐵芯電機驅(qū)動，該電機由 Elmo 的 Gold-Twitter (G-TWI) 伺服驅(qū)動器驅(qū)動。
G-TWI 是世界上最小最強勁的伺服驅(qū)動器，選中它出于幾個原因。由于它是一個便攜式工作站，因此極小的尺寸對于保持手術(shù)臺的總占地面積至關(guān)重要。此外，高效 PWM 切換過程會導(dǎo)致伺服驅(qū)動器產(chǎn)生極低的 EMI，這是各種成像過程中所涉及到的醫(yī)療類應(yīng)用的另一個關(guān)鍵因素。
In an environment where safety is a clear concern, The Gold Twitter, being the world’s smallest STO (SIL-3) certified drive, possess a huge advantage.
PBN 設(shè)計稱為 STING，由 4 個柔性段節(jié)組成，向前推進(jìn)并使其彎曲
Gold Twitter - 超微伺服驅(qū)動器
在被問及對 Elmo 運動解決方案所做的工作時，研究工程師 Eloise Matheson(醫(yī)學(xué)機電一體化博士學(xué)位預(yù)科生)補充說，“縮短開發(fā)時間”是其控制項目選項的關(guān)鍵因素。P-MAS 是一種現(xiàn)貨運動控制器，可為用戶提供眾多工具和功能，簡化并精簡機器運動的實施。
對于帝國理工學(xué)院來說，正是 P-MAS 與所有驅(qū)動器之間的簡單互連，以及所有節(jié)點的自動 EtherCAT 配置，才使其顯得與眾不同，此外已證明，從 P-MAS 級別控制所有驅(qū)動參數(shù)非常有用。
正在接收 Elmo 的演示站的“Matheson(左)，Gaukroger(Elmo 英國公司)和其他機器人研究團隊成員(2017年6月)
（轉(zhuǎn)載）
