机器人神经外科手术的精确动力

所选解决方案：金牌Twitter伺服驱动器，铂金Maestro多轴运动控制器 阅读此案例研究以了解： Elmo的低EMI伺服驱动器可为安全可靠的机器人神经外科手术程序带来好处 如何通过合适的控制器在多轴技术中实现高性能 Elmo专有的快速和软开关技术（FASST）如何实现> 99％的效率和可忽略的EMI

背景

“首先，不要伤害。” 尽管希波克拉底在2000年前写下了这些话，但在今天仍然有用。在神经外科中，以微米为单位的误差可能导致不可逆的脑损伤，因此越来越多地关注微创手术。现在，外科医生不再依靠手术刀和激光，而是使用越来越先进的机器人执行手术。

在欧盟资助的EDEN2020项目中，伦敦帝国理工学院的研究人员正在开发一种可以将药物直接递送至脑肿瘤的机器人导管。在项目的早期，他们需要紧凑，低EMI，高性能的运动控制器和机器人系统驱动器，以操纵导管。他们使用Elmo Motion Control找到了它们。

机器要求

EDEN2020系统中的可操纵针基于可编程斜角针（PBN），该柔性针可以使用术前MRI扫描和术中超声图像在大脑中快速准确地导航，以生成路径指令并最大程度地减少组织损伤。当PBN到达肿瘤时，它将化疗有效载荷直接传递到组织中。PBN由四个互锁的纵向塑料段组成，每个塑料段都包含一个药物输送通道，并在其远端由无铁电机驱动。该通道还包含用于形状感测的光纤电缆。通过向前推动一个分段，使其滑过另一分段，

通过大脑操纵机器人导管是一个对性能有很高要求的宏伟目标。四轴系统要求很高的同步性和精度，因为任何错误都可能造成无法弥补的伤害。在低级控制范围内，系统需要以10μm的精度运行。

性能只是挑战的一部分。在手术室中，组件必须小巧，安静且不干扰其他关键外科手术器械的图像或信号。

运动控制解决方案

金推特伺服驱动器

Platinum Maestro多轴运动控制器

伺服驱动

由于安全是第一要务，帝国理工学院的团队选择了Elmo Gold-Twitter（G-TWI）伺服驱动器，这是市场上最小的经过STO（SIL-3）认证的驱动器。尺寸仅为35 mm x 30 mm，最小化了便携式手术台的占地面积，其高效的脉冲宽度调制（PWM）切换过程可实现极低的EMI，无需使用外部即可满足IEC61800-3和IEC61326-3-1国际标准设备，例如EMI滤波器。它的传导和辐射发射也非常低，使其适合医疗应用。

控制器解决方案

该系统需要基于闭环反馈以及来自MRI和超声单元的输入的高性能运动控制器来规划其路径。帝国理工学院的团队选择了Platinum Maestro（P-MAS），这是一款现成的运动控制器，可简化运动集成，其功能包括与所有驱动器的简单互连，运动算法库和自动增强的现场总线支持，包括EtherCAT，主站（具有完全冗余支持）和EtherCAT从站网络。。它控制所有驱动器参数，简化维护操作并最大程度地减少停机时间。Platinum Maestro还具有增强的现场总线支持功能，包括在Imperial项目中以250 µs的速度进行EtherCAT循环。

结果

EDEN2020项目的雄心勃勃的目标是需要具有高性能和最小EMI的小型，可靠组件。Elmo运动控制Gold Twitter驱动器和Platinum Maestro控制器以紧凑的低EMI解决方案提供了高性能和可靠性。特殊功能旨在简化易用的集成，并节省了宝贵的工程资源。“除了Elmo运动控制技术的核心优势外，我们为该项目选择控制解决方案的关键因素是减少了开发时间，”该项目的研究人员Eloise Matheson说。

EDEN2020项目协调员Ferdinando Rodriqugez y Baena教授补充说：“该系统将能够以无与伦比的准确性，准确性和更新率来感测和感知术中不断变形的大脑解剖结构。”

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