بناء مفتوح المصدر الروبوتية التجسيمي الصك

الهدف العام من هذا الإجراء هو توسيع إمكانية الوصول والمرونة لجراحة الأعصاب الروبوتية للقوارض من خلال تزويد الباحثين بخطط لبناء أداة تجسيمية روبوتية مرنة وغير مكلفة ومفتوحة المصدر ، بالإضافة إلى البرامج اللازمة لتصميم العمليات الجراحية ومشاركتها. يتم تحقيق ذلك عن طريق تصنيع وتجميع أداة تجسيمية يتم التحكم فيها رقميا بالكمبيوتر. الخطوة الثانية هي تحديد نسبة تحجيم هجمات الاستريو.

من خلال قياس المسافة التجسيمية المقطوعة لكل مسافة محرك ، سيتم إنشاء مسار أداة تلقائيا من إحداثيات الجمجمة وسيتم تصديره إلى كود G. الخطوة الأخيرة هي اختبار العمليات الجراحية باستخدام جماجم الأنواع الحيوانية. إنه مصمم للجراحة يجب تعديله وفقا لنتائج الاختبار.

في النهاية ، يمكن استخدام الأداة التجسيمية لإجراء جراحة الأعصاب الحية للقوارض الحية ومشاركتها بسرعة. تشمل التطبيقات الحالية على سبيل المثال لا الحصر بضع القحف والجمجمة الرقيقة والنوافذ والقطب الكهربائي أو القنية. يمكن أن يؤدي خفض الأدوات الجراحية الروبوتية إلى زيادة دقة وتكرار جراحة الأعصاب للقوارض.

ومع ذلك ، يمكن أن تكون النماذج التجارية باهظة الثمن. يوفر البروتوكول التالي خططا لترقية هجمات الاستريو الحالية إلى هجمات ستيريو آلية. رمز G المستخدم للتحكم في المحركات مفتوح المصدر ويمكن تعديله لتلبية احتياجات الجراحين المحددة للغاية.

ستساعد نصوص MATLAB المضمنة المتبنين الأوائل على إنشاء عمليات جراحية تلقائيا باستخدام قوائم النقاط والنقر البسيطة. في حين أن عددا قليلا فقط من العمليات الجراحية التي تم إنشاؤها مدعومة حاليا ، فقد يقوم الروبوت بإجراء الغالبية العظمى من تقنيات جراحة الأعصاب المستخدمة في النماذج الحيوانية. تتمتع العمليات الجراحية الروبوتية بالعديد من المزايا مثل القضاء على المتغيرات في أوقات معينة.

في السنوات الثلاثين الماضية ، عانى مختبري من فترات من معدلات البقاء على قيد الحياة المنخفضة في جراحات البقاء على قيد الحياة. هذه فترات محبطة بسبب عدد المتغيرات التي يجب التخلص منها واحدة تلو الأخرى. ستقضي الجراحة الروبوتية على بعض هذه المتغيرات وتبسط عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

بشكل عام ، فإنه يعزز العمليات الجراحية الأكثر اتساقا وأوقات التعافي الأسرع وتقليل وفيات. ابدأ هذا الإجراء عن طريق توصيل محركات السائر ثنائية القطب بالموصلات المزودة بلوحة التشغيل. قم بتوصيل السلك الأخضر ب a زائد ، والسلك الأسود ب ناقص السلك الأحمر إلى B زائد ، والسلك الأزرق ب ناقص .

الشريحة التالية. تحرص المقرنات الموجودة فوق محركات السائر على محاذاة فتحات التثبيت. ثم قم بتثبيتها باستخدام مسامير M ذات الرأس الثلاثة مقاس 1220 ملم وتأكد من توصيل قارنات التوصيل بإحكام بالمحركات.

لاحظ أن النماذج ثلاثية الأبعاد للمقرنات والياقة لا تتضمن الخيوط. يجب النقر على الثقوب التي تم تصنيفها بحجم الخيط بعد تصنيعها. بعد ذلك ، قم بإزالة مسامير التثبيت من مقابض الإبهام على جميع المحاور الثلاثة للأداة التجسيمية باستخدام مفتاح سداسي صغير.

مقابض الإبهام ملولبة ، لذا قم بتدويرها عكس اتجاه عقارب الساعة لإزالتها مع الحفاظ على غسالات PTFE في مكانها على الذراع. ثم قم بربط الطرف الملولب للياقات على القضبان الملولبة لأذرع الأدوات التجسيمية ، وتأكد من عدم وجود فجوة بين الألوان وحلقات P-T-F-E-O. هذا يضمن الحفاظ على الإحداثيات عندما يغير الروبوت اتجاهاته.

بعد ذلك ، قم بتأمين الياقات على خيوط الأذرع التجسيمية باستخدام ثلاثة براغي مقاس 10 32 كوب. حرك كل محرك ومقرنة التوصيل فوق الياقات والأذرع التجسيمية. تأكد من أن المحركات تجلس مع الأذرع وأن فتحات المسامير المحددة على الياقات تتماشى مع الجزء المسطح من أعمدة المحرك.

ثم قم بتأمين قارنات التوصيل بالصور النمطية باستخدام فتحات التثبيت ومسامير مجموعة نقاط القطع بستة نصف بوصة NF 10 32 بعد ذلك ، قم بتثبيت الياقات على أعمدة المحرك باستخدام مسامير مجموعة NF 10 32 بثلاثة أرباع بوصة. الآن قم بإعداد لوحة تشغيل CNC عن طريق ضبط كل وحدة من وحدات التحكم ثلاثية الخطوات على نصف خطوة ، مما يسمح بمضاعفة دقة الخطوة لكل وحدة تحكم من وحدات التحكم الثلاث خطوات. اقلب الدبوس الأول إلى دبوس الموضع الثاني إلى دبوس موضع إيقاف التشغيل ثلاثة إلى دبوس موضع التشغيل أربعة إلى وضع إيقاف التشغيل ، ودبوس خمسة في وضع التشغيل ودبوس ستة في وضع إيقاف التشغيل.

قم بتوصيل محركات x و y و Z بمحرك السائر جنبا إلى جنب مع مصدر الطاقة 12 فولت. ثم قم بتوصيل برنامج تشغيل السائر بمنفذ تسلسلي للكمبيوتر باستخدام كابل DB 25. افتح الآن برنامج الطحن CNC لبدء تكوين اتصال المحركات السارية.

يرجى ملاحظة أن التعليمات التالية مخصصة للاستخدام فقط مع سائق محرك متدرج TB 6 5 6 0. انقر فوق config ، ثم المنافذ وإشارات الإخراج. املأ المطالبة واضغط على تطبيق.

ثم انقر فوق منافذ التكوين ودبابيس وإشارات الإدخال. املأ المطالبة واضغط على تطبيق. بعد ذلك ، انقر فوق config.

ثم المنافذ والدبابيس ومخرجات المحرك. املأ المطالبة واضغط على تطبيق. بعد ذلك ، انقر فوق التكوين وضبط المحرك.

املأ المطالبة وانقر فوق حفظ إعدادات المحور وكرر هذه الخطوات لجميع AEs الثلاثة باستخدام نفس القيم. بعد ذلك ، قم بمعايرة الصور النمطية على مقياس برنامج CNC عن طريق ضبط سرعة المحرك على بوصة واحدة في الدقيقة وقم بتحريك المحور Z للأدوات التجسيمية مع الصفحة لأعلى الصفحة وصولا إلى أقرب ملليمتر ، وصفر المحور Z وتحريك الأداة التجسيمية ملليمتر واحد. المسافة المقطوعة على المحور Z في ماخ ثلاثة هي ثابت التحجيم.

بعد إجراء اختبارات عشوائية لجميع المحاور الثلاثة عن طريق برمجتها للسفر في بعض المسافات المعروفة للتأكد من دقة الحركات ، قم بتوصيل مثقاب المحرك الصغير بأداة التجسيم باستخدام حامل المسبار الكبير جدا. ضع أولا جميع البرامج النصية المخصصة من جدول البرامج في مجلد واحد على جهاز كمبيوتر. ثم افتح النص النصي لحج القحف الحاد M وقم بتشغيل الكود.

حدد كلاهما في المطالبة. ما نوع الجراحة التي ستجريها؟ بعد ذلك ، حدد مخصص لتحديد زوايا نافذة الجمجمة ، وتحديد مواضع x و Y لزوايا حج القحف.

يجب إدخال كل إحداثي بالترتيب الصحيح بعد إكمال النموذج ، اضغط على موافق. بعد ذلك ، أدخل ثلاثة في المطالبة لإنتاج ثلاثة ثقوب في الجمجمة. ثم حدد تحديد باستخدام الإحداثيات وأدخل إحداثيات كل ثقب من القالب.

بعد ذلك ، حدد معلمات الحفر لجراحة الاختبار الأولى. قبول القيم الافتراضية. قم بتسمية رمز G.

سيتم إنشاؤه تلقائيا وحفظه في دليل العمل. قم بتحميل رمز G في برنامج الطحن CNC وجمجمة اختبار في الأدوات التجسيمية. تقوم قضبان الأذن بإبرق لقمة الحفر يدويا باستخدام مفاتيح الأسهم في لوحة المفاتيح ، وتستخدم سرعة ركض بطيئة لضمان الدقة.

ابدأ الآن مثقاب المحرك الصغير واضبط قرص السرعة على وحدة التحكم في الحفر على 50 ، 000 دورة في الدقيقة. اضغط على بدء الدورة. ستؤدي هجمات الاستريو العديد من التمريرات من نفس القطع على أعماق مختلفة بين كل تمريرة.

ستتوقف هجمات الاستريو مؤقتا حتى يتمكن الجراح من الاستمرار أو الإجهاض. قطع. اضغط على دورة المتابعة لمواصلة قطع التمريرات. فيما يلي جمجمة توضح النتيجة النهائية لإجراء الجراحة المصممة مسبقا ، وتظهر هذه الجمجمة برغي جمجمة تم إدخاله في حفرة.

سيؤدي إنتاج حجم لقم الثقب إلى تحديد الثقب وقطره وبالتالي حجم المسمار. يوضح هذا الشكل الجمجمة التي تحتوي على نافذة جمجمة رفيعة يشار إليها بالأسهم. لاحظ أنه في اللوحة اليمنى ، يبدو أن الضوء يخترق نافذة الجمجمة الرقيقة.

يمكن أن تساعد الأجهزة الجراحية الروبوتية بشكل موحد في حل بعض المشكلات الأكثر شيوعا في علم الأعصاب اليوم. أولا، مسارات الأدوات قابلة للتكرار بنسبة 100٪. ثانيا ، يمكن أن يقلل من التجربة أو الخطأ.

ثالثا ، يمكن للأجهزة الجراحية الآلية أن تقلل من عدد اللازمة لإجراء تجربة ، وأخيرا ، فهي أكثر دقة ودقة من اليد البشرية. لقد قمنا بتضمين برنامج مخصص يسمح للباحثين بإنشاء عمليات جراحية بسيطة تلقائيا. من المهم أن تتذكر أن هجمات الاستريو الآلية ليست مقيدة بهذا البرنامج.

قد يقوم الباحثون بترميز مسارات الأدوات المعقدة لتناسب جراحات الأعصاب الفريدة الخاصة بهم. ومع ذلك ، فإن دقة الروبوت تعتمد على جودة التشغيل الآلي والإعداد المناسب والفهم الصحيح لكيفية عمل آلة CNC. طالما أن الباحثين على استعداد لأخذ الوقت الكافي لفهم عمل هذه الأداة التجسيمية الآلية ، فقد يقومون بإجراء العمليات الجراحية بشكل أكثر دقة مع قابلية تكرار أفضل وتدريب أقل.

بشكل عام ، توفر الجراحة الآلية العديد من الفوائد. توجد تكتيكات نمطية آلية. إنها متوفرة تجاريا ، لكنها باهظة الثمن.

النظام الذي وضعه كيفن وديفيد هنا بنفس الجودة العالية ، ولكن بتكلفة منخفضة للغاية ، وهما يجعلان البرنامج والنظام متاحين مجانا لمجتمع البحث بأكمله.