挑戰(zhàn)：

創(chuàng)建一個高精度的監(jiān)督和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在微創(chuàng)神經(jīng)外科中，安全地移動機器人坡慌。

解決方案：

使用NI CompactRIO平臺開發(fā)一個安全的、統(tǒng)更合理藻三、更靈活且更可靠的高性能機器人控制系統(tǒng)洪橘。

 “由于CompactRIO硬件平臺及其靈活的編程環(huán)境，目前的解決方案比原來的原型設(shè)計更合理棵帽，可靠和有效率熄求≡幔”

機器人設(shè)備應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)已有40多年，目前研究人員仍然在不斷致力于開發(fā)出更加有效抡四、安全的醫(yī)用機器人柜蜈。有的工作站由于環(huán)境惡劣等緣故而只能由機器人進行操作，相比于這些工業(yè)機器人指巡，醫(yī)用機器人的工作必須與病人和醫(yī)務(wù)人員進行直接接觸淑履。因此，醫(yī)療領(lǐng)域使用的機器人對安全性能的要求比工業(yè)領(lǐng)域更為復(fù)雜和嚴格溜屡。

這一挑戰(zhàn)對于神經(jīng)外科表現(xiàn)尤為明顯——因為在手術(shù)中蹂曾，需要要求極高的精確度來定位外科手術(shù)工具。機器人可以比最有經(jīng)驗的神經(jīng)外科醫(yī)生實現(xiàn)更高的精確度和重復(fù)性盗闯。然而蕴嘹，他們不能對危險和突發(fā)事件作出及時和自主的響應(yīng)。

神經(jīng)外科觸覺設(shè)備

由于外科醫(yī)生不能將整個手術(shù)操作過程委托給一個機器人球灰，因此最佳的機器人解決方案由主/從工作方式來實現(xiàn)闹只。外科醫(yī)生指定一個動作給機器人設(shè)備，然后機器人移動手術(shù)儀器進行精確定位迂溉。

由于這一主/從工作方式羡逃，外科醫(yī)生不能直接與儀器接觸，他們通過能重現(xiàn)人工手術(shù)操作中所有特有感覺的特殊傳感器狡舞，與手術(shù)操作過程保持一定程度的連接硬白。這些被稱為觸覺設(shè)備的傳感器能在指令設(shè)備上重現(xiàn)力量感覺。該解決方案使機器人的工作安全狀況大大提高骇另，因為機器人的所有動作都由外科醫(yī)生合理進行控制畴栖。

機電一體化與醫(yī)用機器人和觸覺主/從機器人系統(tǒng)協(xié)同工作已經(jīng)超過10年，它也擔負起開發(fā)微創(chuàng)神經(jīng)外科手術(shù)機器人應(yīng)用控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn)八千。在此應(yīng)用中吗讶，手術(shù)工具是一個腫瘤病變治療的特殊設(shè)備，該設(shè)備被稱為光子放射外科系統(tǒng)—ZEISS（PRS）恋捆。

PRS系統(tǒng)是一個低能量X-射線微型源关翎，從插入顱腔中的探針頭上發(fā)出輻射。PRS允許外科醫(yī)生對腫瘤病變限定輻射量鸠信，以避免輻射線與腦組織的正常良好區(qū)域接觸纵寝。這種治療方式是微創(chuàng)性治療，因為探頭從直徑只有3至7毫米大小的洞中穿過星立。就病人的腦損傷和后期手術(shù)恢復(fù)方面而言爽茴，微創(chuàng)性治療具有很大的優(yōu)勢。

以前绰垂，外科醫(yī)生必須通過定位被稱為立體定向頭盔的金屬結(jié)構(gòu)上的設(shè)備室奏，進行PRS系統(tǒng)的手動控制（如圖1）火焰。發(fā)射探頭通過齒條傳動穿過顱腔。金屬結(jié)構(gòu)作為定位神經(jīng)外科手術(shù)儀器的三維參考胧沫。然而塘憨，人工控制不能提供較高的定位精度，并且其功效在PRS系統(tǒng)應(yīng)用中僅局限于并不多見的球形腫瘤智础。

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