【Elmo運(yùn)動(dòng)控制器，助力機(jī)器人輔助導(dǎo)管操縱】倫敦帝國(guó)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(xiàng)目旨在通過(guò)整合幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)來(lái)推進(jìn)腦部疾病的治療和確切的藥物輸送，其中機(jī)器人輔助導(dǎo)管操縱是一個(gè)關(guān)鍵的主要組成部分。

Elmo運(yùn)動(dòng)控制公司被選中，以其PlatinumMaestro運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)主控4軸機(jī)器人系統(tǒng)，并用4個(gè)微型GoldTwitter伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

作為該技術(shù)核心的可轉(zhuǎn)向機(jī)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(shí)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(guò)程中的腦損傷

通過(guò)大腦來(lái)控制機(jī)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(cuò)誤都可能嚴(yán)重?fù)p傷大腦。Elmo先進(jìn)的多軸運(yùn)動(dòng)控制器PlatinumMaestro可以實(shí)現(xiàn)最多4軸同步，以250μs的EtherCAT循環(huán)速度向前移動(dòng)刺針。

在最近與Elmo代表會(huì)面時(shí)，EDEN2020項(xiàng)目協(xié)調(diào)員FerdinandoRodriqugezYBaena教授解釋說(shuō)：“該系統(tǒng)將能夠以無(wú)與倫比的準(zhǔn)確性，精確度和更新速度來(lái)感受及感知術(shù)中不斷變形的大腦解剖結(jié)構(gòu)?！?/p>

PlatinumMaestro(P-MAS)是一款配備有高效EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的同類最佳運(yùn)動(dòng)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(wú)數(shù)運(yùn)動(dòng)算法相結(jié)合，使其成為需要更快更精確進(jìn)行擦拭的機(jī)器和機(jī)器人的理想之選。P-MAS對(duì)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方式獨(dú)一無(wú)二，將最短的網(wǎng)絡(luò)循環(huán)時(shí)間以及決定性的用戶程序相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)快速、可靠且無(wú)與倫比的多軸性能。

PlatinumMaestro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(guò)大腦向前推進(jìn)，它由4個(gè)生物具有相容性的柔性互鎖塑料段節(jié)構(gòu)成，每個(gè)塑料段節(jié)都有一個(gè)用于藥物輸送的工作通道以及一個(gè)含有用于形狀感測(cè)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(huì)有針對(duì)性地推進(jìn)，而另一些段節(jié)會(huì)保持在原位，這能夠讓針頭在受到來(lái)自周圍軟組織的作用力時(shí)彎曲及屈曲，每段節(jié)的運(yùn)動(dòng)均由一個(gè)小型無(wú)鐵芯電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該電機(jī)由Elmo的Gold-Twitter(G-TWI)伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。

G-TWI是世界上最小最強(qiáng)勁的伺服驅(qū)動(dòng)器，選中它出于幾個(gè)原因。由于它是一個(gè)便攜式工作站，因此極小的尺寸對(duì)于保持手術(shù)臺(tái)的總占地面積至關(guān)重要。此外，高效PWM切換過(guò)程會(huì)導(dǎo)致伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生極低的EMI，這是各種成像過(guò)程中所涉及到的醫(yī)療類應(yīng)用的另一個(gè)關(guān)鍵因素。

Inanenvironmentwheresafetyisaclearconcern,TheGoldTwitter,beingtheworld’ssmallestSTO(SIL-3)certifieddrive,possessahugeadvantage.

PBN設(shè)計(jì)稱為STING，由4個(gè)柔性段節(jié)組成，向前推進(jìn)并使其彎曲

GoldTwitter-超微伺服驅(qū)動(dòng)器

在被問(wèn)及對(duì)Elmo運(yùn)動(dòng)解決方案所做的工作時(shí)，研究工程師EloiseMatheson(醫(yī)學(xué)機(jī)電一體化博士學(xué)位預(yù)科生)補(bǔ)充說(shuō)，“縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間”是其控制項(xiàng)目選項(xiàng)的關(guān)鍵因素。P-MAS是一種現(xiàn)貨運(yùn)動(dòng)控制器，可為用戶提供眾多工具和功能，簡(jiǎn)化并精簡(jiǎn)機(jī)器運(yùn)動(dòng)的實(shí)施。

對(duì)于帝國(guó)理工學(xué)院來(lái)說(shuō)，正是P-MAS與所有驅(qū)動(dòng)器之間的簡(jiǎn)單互連，以及所有節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)EtherCAT配置，才使其顯得與眾不同，此外已證明，從P-MAS級(jí)別控制所有驅(qū)動(dòng)參數(shù)非常有用。

正在接收Elmo的演示站的“Matheson(左)，Gaukroger(Elmo英國(guó)公司)和其他機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)成員