將由CompactRIO硬件平臺(tái)控制的高精度機(jī)器人設(shè)備用于腦瘤手術(shù)

　　神經(jīng)外科線性驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)機(jī)器人設(shè)備，用于在觸覺主/從操作過(guò)程中以線性方式移動(dòng)PRS微型源。研究人員使用一個(gè)來(lái)自英國(guó)的商業(yè)機(jī)器人NeuroMate，作為L(zhǎng)ANS的空間定位器。這樣使得手術(shù)進(jìn)展過(guò)程中微型源的軸，沿著腫瘤病變的主軸移動(dòng)(如圖2)。外科醫(yī)生決定著顱腔內(nèi)探頭的運(yùn)動(dòng)。

　　使用神經(jīng)外科線性驅(qū)動(dòng)器，外科醫(yī)生可以感受到探頭和腦組織間的相互作用力，并相應(yīng)地作出反應(yīng)。此外，為了提高手術(shù)操作過(guò)程中的定位精確度，一個(gè)適當(dāng)?shù)奶摂M環(huán)境可以在手術(shù)操作過(guò)程中的每個(gè)階段引導(dǎo)外科醫(yī)生。

　　用于自動(dòng)機(jī)器人控制的CompactRIO硬件平臺(tái)

　　整個(gè)觸覺主/從機(jī)器人系統(tǒng)的控制系統(tǒng)在管理手術(shù)過(guò)程中需要更高的堅(jiān)固性和可靠性。第一個(gè)原型設(shè)計(jì)是用幾個(gè)自制的控制裝置創(chuàng)建而成，保證了控制冗余度和必要的安全狀況。然而，原型設(shè)計(jì)具有一定局限性——體積大，缺乏便攜性，以及需要大量的時(shí)間對(duì)控制和監(jiān)督模塊進(jìn)行編程。

　　我們使用CompactRIO系統(tǒng)和CompactRIO I/O模塊來(lái)解決這些問題。我們使用CompactRIO來(lái)創(chuàng)建控制器，實(shí)時(shí)地管理1千赫茲控制回路的主/從系統(tǒng)。冗余控制系統(tǒng)包含兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)應(yīng)用程序，用于監(jiān)控和監(jiān)督整個(gè)手術(shù)操作過(guò)程，并且當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到緊急情況時(shí)，該應(yīng)用程序會(huì)進(jìn)行干預(yù)。

　　由于CompactRIO硬件平臺(tái)及其靈活的編程環(huán)境，這一解決方案比原來(lái)的原型設(shè)計(jì)更精簡(jiǎn)，更可靠和更有效率。目前，新的系統(tǒng)正在優(yōu)化，研究人員將在不久的未來(lái)開始臨床前的試驗(yàn)。