紧凑驱动器和高性能控制器为机器人神经外科手术提供精确动力
人的大脑结构复杂,各种神经血管密布交织,共同构成我们的中枢神经系统,其间有1000亿个相互连接的神经元,它们能够执行复杂的计算。每个神经元都有一个包含细胞体及其延伸的树突部分的触角区域,从这里它接收其他神经元的信号。
因此在神经外科手术中,差之毫厘,谬以千里。微米级的误差决定最终帮助患者还是伤害患者。所以伦敦帝国理工学院的研究人员选择 Elmo 的低 EMI 高性能运动控制器和驱动器,精确控制机器人针头,在大脑中准确移动,将药物直接输送到大脑肿瘤。
# 阅读本案例研究了解:
• Elmo 低 EMI 伺服驱动器用于安全可靠机器人神经外科手术的优势
• 如何用合适的控制器实现多轴技术的高性能
• Elmo 专利的快速软开关技术 (FASST) 如何实现 >99% 效率和几乎可忽略不计的电磁干扰 (EMI)
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背景
“首先不要对病人造成伤害。”希波克拉底在 2000 多年前写下的誓言在今天仍然适用。在神经外科手术中,微米级的误差可对大脑造成不可逆的伤害,因此对微创手术的关注不断增加。外科医生不再依赖手术刀和激光,而是用越来越成熟的机器人开展手术。
在欧盟资助的 EDEN2020 项目中,伦敦帝国理工学院的研究人员开发了一种能够直接将药物输送到大脑肿瘤部位的机器人导管。在项目初期,他们需要紧凑低 EMI 高性能运动控制器和驱动器,用于控制导管的机器人系统。他们找到了埃莫运动控制。
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机器要求
EDEN2020 系统的可控制针头基于 Programmable Bevel-tip Needle (PBN),一种快速精确引导至大脑的灵活针头,通过术前 MRI 扫描和术中超声波影像生成路径命令,减少组织损伤。PBN 到达肿瘤后,直接向组织输送化疗药物。PBN 由四个联锁纵向塑料段组成,每段有一个药物输送通道,由远端的非铁质电机驱动。通道内还有用于感知形状的光纤缆线。系统将一段向前推动使其在其他段上滑动,针头尖端形成明显弧形,使针头能够通过大脑结构到达深处的肿瘤。
控制机器人导管穿过大脑是一个需要高性能的高难度任务。四轴系统需要高同步和精度,任何误差都可能导致不可逆转的伤害。在低级控制范围,系统需要工作准确度达到10μm。
运动控制解决方案