오픈 소스 로봇 정위 장비 구축

이 절차의 전반적인 목표는 연구자들에게 유연하고 저렴한 오픈 소스 로봇 입체 기구를 구축할 계획과 수술을 설계하고 공유하는 데 필요한 소프트웨어를 제공함으로써 로봇 설치류 신경외과의 접근성과 유연성을 확장하는 것입니다. 이것은 먼저 컴퓨터 수치 제어 입위 기기를 가공하고 조립하여 수행됩니다. 두 번째 단계는 스테레오 공격의 확장 비율을 결정하는 것입니다.

모터 거리당 이동한 입체 거리를 측정하면 두개골 좌표에서 공구 경로가 자동으로 생성되고 G 코드로 내보내집니다. 마지막 단계는 동물 종의 두개골을 사용하여 수술을 테스트하는 것입니다. 수술을 위해 설계되었으며 테스트 결과에 따라 수정되어야 합니다.

궁극적으로, 입정선 기구는 살아있는 설치류 신경외과를 빠르게 수행하고 공유하는 데 사용할 수 있습니다. 현재 응용 분야에는 개두술, 얇은 두개골, 창문, 전극 또는 캐뉼라가 포함되지만 이에 국한되지 않습니다. 로봇 수술 기구를 낮추면 설치류 신경외과의 정확성과 재현성을 높일 수 있습니다.

그러나 상업용 모델은 엄청나게 비쌀 수 있습니다. 다음 프로토콜은 기존 스테레오 공격을 전동 스테레오 공격으로 업그레이드하기 위한 계획을 제공합니다. 모터를 제어하는 데 사용되는 G 코드는 오픈 소스이며 외과의의 매우 구체적인 요구 사항을 충족하도록 수정될 수 있습니다.

포함된 MATLAB 스크립트는 얼리 어답터가 간단한 포인트 앤 클릭 메뉴를 사용하여 자동으로 수술을 생성하는 데 도움이 됩니다. 현재 지원되는 수술은 몇 건에 불과하지만, 이 로봇은 동물 모델에 사용되는 대부분의 신경외과 기술을 수행할 수 있습니다. 로봇 수술은 특정 시간에 변수를 제거하는 것과 같은 많은 이점이 있습니다.

지난 30년 동안 제 연구실은 수술 후 생존율이 낮았던 시기였습니다. 이 시기는 한 번에 하나씩 제거해야 하는 변수의 수 때문에 답답한 기간입니다. 로봇 수술은 이러한 변수 중 일부를 제거하고 문제 해결 프로세스를 단순화할 것입니다.

일반적으로 더 일관된 수술과 더 빠른 회복 시간, 더 적은 동물 사망을 촉진합니다. 바이폴라 스테퍼 모터를 드라이버 보드와 함께 제공된 커넥터에 배선하여 이 절차를 시작합니다. 녹색 선을 A에 더하기에, 검은색 선을 A에서 뺀 값에, 빨간색 선을 B 플러스에, 파란색 선을 B 빼기에 연결합니다.

다음 슬라이드. 스테퍼 모터 위의 커플러는 장착 구멍을 조심스럽게 정렬합니다. 그런 다음 1220mm M 3소켓 헤드 나사를 사용하여 고정하고 커플러가 모터에 단단히 부착되었는지 확인합니다.

커플러와 칼라의 3D 모델에는 나사산이 포함되어 있지 않습니다. 나사산 크기로 표시된 구멍은 제조 후 두드려야 합니다. 그런 다음 작은 육각 키를 사용하여 입체 기기의 세 축 모두에 있는 엄지 그립에서 고정 나사를 제거합니다.

엄지 그립은 나사산이 있으므로 PTFE 와셔를 암에 제자리에 유지하면서 시계 반대 방향으로 돌려 제거합니다. 그런 다음 칼라의 나사산 끝을 입체 기구 암의 나사산 막대에 나사로 고정하고 색상과 P-T-F-E-O 링 사이에 틈이 없는지 확인합니다. 이렇게 하면 로봇이 방향을 변경할 때 좌표가 유지됩니다.

그런 다음 3개의 1/4인치 nf 10 32 컵 포인트 고정 나사를 사용하여 입체 암의 나사산에 칼라를 고정합니다. 각 모터와 커플러를 칼라와 입위 암 위로 밉니다. 모터가 암과 같은 높이에 놓이고 칼라의 고정 나사 구멍이 모터 샤프트의 평평한 부분과 일직선이 되는지 확인합니다.

그런 다음 장착 구멍과 6개의 1/2인치 NF 10 32 절단 포인트 고정 나사를 사용하여 커플러를 고정 관념에 고정한 다음 3/4인치 NF 10 32 고정 나사를 사용하여 칼라를 모터 샤프트에 고정합니다. 이제 3단계 컨트롤러 각각을 절반 스테핑으로 설정하여 CNC 드라이버 보드를 준비하면 3단계 컨트롤러 각각에 대해 단계 해상도가 두 배가 됩니다. 핀 1을 켜기 위치로, 핀 2를 끄기 위치로, 핀 3을 켜기 위치로, 핀 4를 끄기 위치로, 핀 5를 켜기 위치에, 핀 6을 끄기 위치로 대칭 이동합니다.

x, y 및 Z 모터를 12V 전원 공급 장치와 함께 스테퍼 모터 드라이버에 연결합니다. 그런 다음 DB 25 케이블을 사용하여 스테퍼 드라이버를 컴퓨터 직렬 포트에 연결합니다. 이제 CNC 밀링 소프트웨어를 열어 스테퍼 모터 통신 구성을 시작하십시오.

다음 지침은 TB 6 5 6 0 스테퍼 모터 드라이버에만 사용하기 위한 것입니다. config(구성)를 클릭한 다음 ports and and output signals(포트 및 출력 신호)를 클릭합니다. 프롬프트를 입력하고 적용을 누르십시오.

그런 다음 구성 포트 및 핀을 클릭하고 신호를 입력합니다. 프롬프트를 입력하고 적용을 누르십시오. 그런 다음 구성을 클릭합니다.

그런 다음 포트와 핀 및 모터 출력. 프롬프트를 입력하고 적용을 누르십시오. 그런 다음 구성 및 모터 튜닝을 클릭합니다.

프롬프트를 채우고 Save axis settings(축 설정 저장)를 클릭한 다음 동일한 값을 사용하여 세 AE 모두에 대해 이 단계를 반복합니다. 다음으로, 모터의 속도를 분당 1인치로 설정하여 고정 관념을 CNC 소프트웨어의 규모에 맞게 보정하고 입체 기기 Z축을 페이지 위로 페이지 아래로 가장 가까운 밀리미터로 조깅하고 Z축을 0으로 만들고 입체 기기를 1mm 조깅합니다. Z축에서 이동한 거리(마하 3)는 스케일링 상수입니다.

움직임이 정확한지 확인하기 위해 알려진 거리를 이동하도록 프로그래밍하여 세 축 모두에 대해 무작위 테스트를 수행한 후 초대형 프로브 홀더를 사용하여 마이크로 모터 드릴을 입체 기기에 부착합니다. 먼저 소프트웨어 테이블의 모든 사용자 지정 스크립트를 PC의 단일 폴더에 배치합니다. 그런 다음 날카로운 모서리 개두술 M 스크립트를 열고 코드를 실행합니다.

프롬프트에서 둘 다 선택합니다. 어떤 유형의 수술을 집도할 예정입니까? 그런 다음 사용자 지정을 선택하여 두개골 창의 모서리를 정의하고 개두술 모서리의 x 및 Y 위치를 정의합니다.

각 좌표는 올바른 순서로 입력해야 합니다.양식을 작성한 후 확인을 누르십시오. 그런 다음 프롬프트에 3을 입력하여 세 개의 두개골 구멍을 생성합니다. 그런 다음 좌표를 사용하여 정의를 선택하고 템플릿에서 각 구멍의 좌표를 입력합니다.

그런 다음 첫 번째 테스트 수술에 대한 드릴링 매개변수를 정의합니다. 기본값을 수락합니다. G 코드의 이름을 지정합니다.

자동으로 생성되어 작업 디렉토리에 저장됩니다. G 코드를 CNC 밀링 소프트웨어에 로드하고 테스트 두개골을 입체 기기에 로드합니다. 이어바는 키보드의 화살표 키를 사용하여 드릴 비트 토레마를 수동으로 저그하고 느린 조그 속도를 사용하여 정확성을 보장합니다.

이제 마이크로 모터 드릴을 시작하고 드릴 컨트롤러의 단축 다이얼을 50, 000RPM으로 설정합니다. 사이클 시작을 누릅니다. 스테레오 어택은 각 패스 사이에 다른 깊이에서 동일한 컷의 여러 패스를 수행합니다.

스테레오 공격이 일시 중지되어 외과의가 계속하거나 중단할 수 있습니다. 절단. 계속 사이클을 눌러 패스 절단을 계속합니다. 다음은 이전에 설계된 수술의 최종 결과를 보여주는 두개골이며, 이 두개골은 구멍에 삽입된 두개골 나사를 보여줍니다.

생산 된 드릴 비트 크기는 구멍, 직경 및 결과적으로 나사 크기를 결정합니다. 이 그림은 화살표로 표시된 얇은 두개골 창을 포함하는 두개골을 보여줍니다. 오른쪽 패널에서 빛은 얇은 두개골 창을 관통하는 것처럼 보입니다.

Uniformly Robotic 수술 장치는 오늘날 신경 과학에서 가장 일반적인 문제 중 일부를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 첫째, 공구 경로를 100% 재현할 수 있습니다. 둘째, 실험이나 오류를 줄일 수 있습니다.

셋째, 전동 수술 장치는 실험을 수행하는 데 필요한 동물의 수를 줄일 수 있으며, 마지막으로 인간의 손보다 더 정밀하고 정확합니다. 연구원이 간단한 수술을 자동으로 생성할 수 있는 맞춤형 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 전동 스테레오 공격은 이 소프트웨어의 제약을 받지 않는다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.

연구원들은 자신의 고유한 신경 수술에 가장 적합하도록 복잡한 도구 경로를 코딩할 수 있습니다. 그러나 로봇의 정확도는 품질 가공, 적절한 설정 및 CNC 기계의 작동 방식에 대한 적절한 이해에 달려 있습니다. 연구자들이 시간을 내어 이 전동 정위 기구의 기능을 이해하려는 의향이 있는 한, 더 나은 재현성과 더 적은 훈련으로 더 정확하게 수술을 수행할 수 있습니다.

전반적으로 자동 수술은 많은 이점을 제공합니다. 동력화된 고정관념이 존재합니다. 상업적으로 이용 가능하지만 매우 비쌉니다.

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