医疗行业中的嵌入式电机控制应用系统

2009-03-21 17:04:23来源: 21IC

由于精度不断提高,机器人系统已在实验室、医院甚至病人的体内得到了实际应用。

  从药品研发实验室、放射科,到手术室,机器人应用中的嵌入式电机控制技术正改变着医学研究与医疗过程。

  通过稳定、可靠和可重复地控制高流量的液体分注仪(liquid-handling system)、分析仪(detection reader)、培养皿以及大量的试管和药瓶,机器人技术已经深深地影响了新药品研发的效率。一个线性的电机,实际上被称作“直”的电机,它带有一个扁平的定子,能够产生线性运动而非旋转运动。这种电机对于精确地调配各种液体很有帮助。除了精确配置各种液体的次微升(sub-microliter)量,这些系统还能一次同时精确地操作和安置大量的试管和药瓶。伺服电机能足够精准地旋转、驱动和放置大量的试管。

  当医生在机器人技术协助下,对于病患进行医学诊断的时候,对定位和运动精确性的要求便大大增加了。比如,磁共振成像(MRI)的质量,就很大程度上取决于对MRI机架台上病患者的适当定位。不良的定位会造成最终图像的倾斜以及数据判读的复杂化。运动控制系统可以使用多种技术,例如通过分析电机电流偏移和使用位置译码器 ,来探测出机器是否接触到了病人,从而可以避免对病人潜在的伤害。

  激光眼科手术则更能显现出一点,即如果没有高精确度的机器的协助,这一医学过程便不可能存在。这个过程完全依靠精确的运动控制,同时外加间歇性的不同强度的激光脉冲。在进行激光眼科手术时,激光系统必须实时追踪患者持续运动的眼球,而眼球的运动速度可能会达到每秒100次。跟踪系统必须能够跟上眼球无意的快速运动,以确保它能指引激光束精确定位到需要改造的角膜部位。

  近几年,机器人外科助理装置已经有了很大的发展。现如今这些装置甚至能够支持创口仅为1厘米的心脏穿刺手术。腹腔镜外科助理机器人技术,例如Intuitive Surgical的一些装置,它们并不是让外科手术自动化,而是在手术时有限的外部环境下,增加了外科医生精确操作、解剖以及缝合患者生理组织的能力。该公司的Endowrist仪器,每种都支持一种特定的手术任务,例如通过提供七种自由度的运动来模仿人的手和手腕的灵活性,来实现夹住和缝合的动作。

 

Intuitive Surgical 的腹腔镜机器人系统模仿人的手和手腕灵活性.

 

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关键字:嵌入式  机器人  电机  控制  医生  技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2009/0321/article_626.html
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