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1419 不服不行

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  開了本新書《我在小白文里升級》,懇請各位書友給點收藏,推薦,留言!螞蟻叩謝!

  說到這就不能不說,這手術機器人最初的設計理念了。

  其實手術機器人誕生之初,并不是面相廣大普通老百姓的。

  他最初的設計理念,其實是為戰爭服務的。

  早在上世紀八十年代末期,米國的一幫專家,就在有官方背景的斯坦福研究院,開始研究手術機器人。

  不過最初這個項目開發的卻是米國的國防部,而他們的終極目的,就是想讓這些科學家開發出一款,可以讓士兵們,在戰場上操作的機器人。

  他們對這種機器人的要求,就是操作簡單便于攜帶。

  甚至如果可以的話,那么就可以讓醫生遠程操作,來幫助戰場上的士兵完成手術,從而達到救治士兵的目的。

  畢竟在前線那樣的環境下,想讓醫生安靜的工作救人,可不是那么容易的。

  這個想法很是異想天開,也非常大膽,并且能夠在上世紀八十年代就想到這樣的方案。

  你不得不佩服人家米國人腦洞大,當然這可能也和當時他們國內主導的星球大戰計劃有關。

  當時這個項目,從米國國防部手里拿到了不少的專項資金。

  只可惜到90年的時候,因為前蘇聯解體,星球大戰計劃也就終止了。

  而這時米國國防部也不得不縮減開支,于是在90年代后,這個項目就很少能從軍方那邊拿到資金了。

  不過很快軍方有通過他們的關系,幫忙聯系上了米國國家衛生院,由這個機構,繼續對這個項目進行注資,展開研究。

  因為有著強大的財力,再加上米國也有著無數的科學精英,所以這個項目很快就有了進展。

  不過當時參與項目的一個科學家,弗雷德里克。摩爾博士就對這個項目非常感興趣,他多次對項目組提出申請。

  要求把這個項目的初代產品,拿出來進行民用,這樣就能達到最大商業化的目的。

  可惜此前,一直沒有獲得批準。

  知道1994年,他自掏腰包購買了初代機器人的所有知識產權,并且在1995年成立了直覺外科公司,然后在1996年就把這個初代產品包裝,推出上市了。

  米國人竟然早在二十多年前就搞出了這樣的機器人,由此可見米國可怕的技術底蘊與實力。

  而且人家還在原來的基礎上不斷的更新迭代的在深入研究。

  比如在2006年的時候,他們就推出了第二代產品,到2009年他們又推出了第三代產品,2014年的時候,第四代產品問世。

  到前幾年,直覺感官公司的第五代產品,都已經開始行銷全世界了…

  而當初米國的科學家在設計這款機器人的時候,主要考慮的就是要在戰地等惡劣的環境下使用,所以在機械手臂方面的要求,就要比工業機器人高。

  所以他們想了很多辦法。

  比如講整臺設備分成了三個部分,一個部分就是醫生控制臺,機械臂系統,以及成像系統。

  醫生控制臺,顧名思義就是醫生們操作設備的平臺。

  而機械臂系統,就是在病人身上執行操作的關鍵部件了。

  和工業機器人的加工設備是一個道理,不過工業機器人控制機械臂用的是伺服電機。

  而手術機器人上的控制系統,就是另外一回事了。

  在這個系統里,一共有四條機械臂,最中間的一條叫做持鏡臂,顧名思義就是扶著拿著攝像機的,另外三條叫做持械臂,也是操作臂。

  在手術開始的時候,醫生通過控制臺要先將持鏡臂探入到病人的術區,暴露術野。

  同時在操作另外的機械臂,深入到病人體內,完成手術操作。

  而機械臂進入的角度,深度都是設定好的,一旦進入到術區,就會鎖死固定。

  而這時完成手術操作的,就要靠機械臂前端的機械腕關節,以及夾具或者刀具了。

  就是靠著這些小工具,醫生能夠在病人的術區,完成游離,切割,縫合,夾緊,電凝等等一系列手術動作。

  而且這機械手腕,以及前端的夾具可是非常靈活的,最多能有7個自由度,這可比人類的手腕還要靈活。

  所以這套設備,能在非常狹小的空間內完成非常精妙的動作。

  去年的時候,達芬奇就做過一個,醫生操作兩根機械臂,從一只酒瓶的窄口伸進去,并且在瓶子的內部,給一個葡萄完成了手術。

  一點不夸張,他們給葡萄切開了肚皮,然后又給葡萄完成了縫合。

  整個手術過程,大家在網上都可以看到。

  而這樣的靈巧程度,以及精妙程度,卻真的是人手分本無法完成的。

  所以說,盡管現在使用手術機器人完成手術的價格非常昂貴,但其實這種設備,真的意味著外科手術的未來。

  而因為手術機器人身上的機械臂眾多,再加上控制這樣的機械臂要非常講究精度,而且還要格外的靈活。

  這樣一來,使用滾租四缸軸承來控制,那就不可能了。

  而當初的設計者們,為了解決這個問題,提出的方案,就是盡可能多的在設備上裝電機。

  比如在每一根機械臂的關節處,就都裝了電機。

  然后在機械臂的末端,安裝可旋轉關節的離合器,在后面在裝上微機械關節,以及四個控制輪。

  然后通過電機來放出,或者拉近鋼絲,帶動控制輪,從而達到控制微型機械關節,最后達到控制離合器,來控制機械臂末端的刀具,夾具來完成手術動作的目的。

  說起來,但其實工作的原理,其實非常復雜。

  當初黃海濱在了解到,整個手術機器人的工作原理的時候,也被米國人這大開的腦洞給驚呆了。

  此前他以為控制機械臂,還真的需要滾珠絲杠軸承了。

  那時候他就在琢磨,米國人到底是怎么通過軸承,來控制這么多的機械臂的。

  直到后來,他了解到,原來人家根本就沒有使用軸承,而是使用了其他的機械方式。

  從那之后,他是深深的被米國人的科技創意給折服了。

  不過也正因為,這個機器人身上沒有使用滾珠絲杠軸承,這才大大的降低了,他自裝機器人的難度。

  如果這臺機器人要是使用滾珠絲杠軸承來控制機械臂的話,那非得把他難為死不可。

  要知道現在高精度的滾珠絲杠軸承,可是需要從國外進口的。

  而一旦人家覺得你進口這東西,要用在一些不該用的地方,那人家可不會賣給你的。

  哪怕你出再高的價錢!

  而且工業機床和機器人使用的軸承,對精度的要求,那是非常高的,最高的甚至都要精確到幾微米的地步。

  所以價格也非常的昂貴,真要是讓黃海濱出錢去買,哪怕人家愿意賣給他,他也買不起太多,因為那玩意實在是太貴了。

  而對于手術機器人來說,只要毫米級的精度就已經足夠了。

  就比如醫生操作操縱桿,移動了5毫米,而機械臂的末端,其實在病人體內術區的移動距離,也就是1毫米而已。

  所以這套機械手臂上使用的驅動裝置,雖然和工業滾珠絲杠軸承比起來,精度是大有不如。

  但如果說成本,那可就比工業用的軸承要降低太多了。

  要知道工業機床上使用的滾珠絲杠軸承,之所以要那么貴,還有另外一方面的原因,那就是耐久度必須要高。

  你要考慮到工業機床的工作環境,比如現在的五軸聯動機床在加工工件的時候。

  工人們可是把一個大鐵陀,直接放到夾具上,讓機床不斷的變幻刀具在鐵坨坨上面切削銑磨的。

  在這個過程中可不光是鐵坨坨會受力,鐵坨坨在被修理的同時,還會有反作用力反饋到刀具上的。

  如果按照正常的物理學現象,這時候刀具恐怕早就應該彈開了。

  可是我們看到的機床加工視頻里,看到的卻是那機械臂夾持的刀具,始終貼合在工件的加工部位在不斷的切削銑磨。

  而之所以會這樣,就是因為機床的計算系統,會根據鐵坨坨的形狀改變,不斷的調整數據,并且輸出指令給電機,讓電機調整輸出功率。

  而這個任務最后的執行,可都落在滾珠絲杠軸承上,他要不斷的控制刀具的進深,來調整加工的角度,保證精度。

  所以這就是滾珠絲杠軸承最厲害的地方,也是他價格昂貴的原因。

  還好在手術機器人上,不需要使用這么昂貴的配件。

  不過雖然這電機,和機械臂控制系統這一塊可以解決了。

  那么接下來,就是成像系統這一塊了,這一塊也同樣是非常不簡單的。

  因為手術機器人使用的都是三維攝像頭,這種玩意,就和拍攝IMAX使用的三維攝像機一樣,都是特制的。

  而且在這個領域,可以說一直都是米國人稱雄!

  哪怕德國和日本的工業科技在牛,可是在這種前沿科技領域,最牛的還要輸米國。

  就比如達芬奇使用的攝像鏡頭,就是霍普金斯大學專門為他們設計定制的。

  這種鏡頭,能夠將術區放大1015倍,這已經完全突破了人類肉眼的極限,這就大大提升了醫生做手術的成功率。

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