实例探究
利用白金Maestro运动控制器微创脑导航
发表于06/01/2017
在伦敦帝国学院,研究人员通过使其不仅仅是以往任何时候的侵入性而不断努力改善神经外科。欧盟资助的EDEN2020项目旨在通过整合若干关键技术来推进脑病和药物递送的治疗,这是一个关键的组成部分是机器人辅助导管转向。选择ELMO运动控制用于将4轴机器人系统与其铂金制动力控制器提供,以及带有4个微型金Twitter伺服驱动器的电机驱动电机。
可操纵的机器人针处于脑治疗技术的核心;除了创新的药物递送方法外,术前MRI成像和术中术中超声波,它们可以帮助外科医生精确地通过大脑进行导航,并达到所需的肿瘤位置以进行准确的药物应用。优化的轨迹考虑到各种障碍物和敏感的大脑区域,并以最精确的准确地操纵,以尽量减少任何不可逆脑损伤的风险。
通过大脑控制机器人,可转向导管的任务并不简单。4轴系统需要高同步水平,并且高精度,因为任何错误都可能严重损害大脑。在低级控制范围,预期降至10μm的精度。
另一个关键挑战是驱动可编程斜面针(PBN)的微妙任务,这负责通过大脑前进。该装置采用4个生物相容性,柔性,互锁的塑料段制造,每个塑料段具有用于药物输送的工作通道和包含用于形状感测的光纤电缆的通道。针的整体转向能力由每个段的同步推进来控制。例如,在一些段的特定进步,而其他区段留在适当位置,允许针弯曲和曲线,因为它们被从周围软组织的力进行力。每个段的运动由小型无铁电机驱动,其中一个挑战是选择运动控制技术,除了确保精度和可靠性,可以保证最小的占地面积。通过涉及的各种成像过程,另一个关键因素将电磁干扰(EMI)保持最小,以避免在手术期间的任何破坏。
为了克服这些挑战,Elmo公司提供了先进的多轴运动控制器Platinum Maestro,该控制器能够以250μs的EtherCAT周期速率同步4轴的指针向前移动。EDEN2020项目协调员Ferdinando Rodriqugez y Baena教授解释说:“该系统将能够以无与伦比的准确性、精确度和更新速度感知术中持续变形的大脑解剖。”铂金Maestro (P-MAS)是一款具有高效EtherCAT网络功能的运动控制器,非常适合高要求的多轴应用。它的高处理能力需要高度同步系统,在广告除了大量的运动算法,使它成为理想的机器和机器人,需要摩擦更快和更准确。P-MAS优化了EtherCAT的网络能力,同时最小化网络周期时间,以及确定性的用户程序,允许快速和可靠的多轴性能。
此外,Elmo的Gold-Twitter(G-TWI)伺服驱动器证明了PBN的电机非常适合其最小尺寸,这对于保持整体占地面积至关重要此外,伺服驱动器极低的电磁干扰,由高效的脉宽调制(PWM)开关过程,证明在这一关键的医疗应用中至关重要。在安全是首要考虑的环境下,市场上最小的STO (SIL-3)认证驱动器Gold Twitter拥有巨大的优势。
Eloise Matheson,医学实验室的机电一体化的博士候选人评论:“除了Elmo Motion Control技术的核心益处外,我们选择的项目控制解决方案的关键因素是降低的开发时间。”
P-MAS是一种现成的运动控制器,为用户提供了许多工具和功能,简化和简化了机器运动实现,这得益于P-MAS与所有驱动器的简单互连,以及对所有节点的自动EtherCAT配置。此外,在P-MAS级别上控制所有驱动器参数的能力有助于简化常规维护操作,最大限度地减少停机时间。