텅스텐 케이블이 있는 본체: 수술 로봇의 동작 제어

수술 로봇에서 가장 일반적인 텅스텐 케이블 구성에는 8×19, 7×37 및 19×19 구성이 포함됩니다.8×19 텅스텐 와이어가 있는 기계식 케이블에는 201개의 텅스텐 와이어, 7×37에는 259개의 와이어, 마지막으로 19×19에는 361개의 나선형 연선이 포함됩니다.스테인리스 스틸은 수많은 의료 및 수술 장치를 포함하여 다양한 응용 분야에 사용되지만 수술 로봇 공학에서 텅스텐 케이블을 대체할 수 있는 것은 없습니다.
그런데 왜 기계식 케이블의 잘 알려진 소재인 스테인리스 스틸이 수술용 로봇 드라이브에서 점점 덜 인기를 얻고 있을까요?결국, 스테인리스 스틸 케이블, 특히 마이크로 직경 케이블은 군사, 항공 우주, 그리고 가장 중요하게는 수많은 다른 수술 응용 분야에서 어디에나 있습니다.
음, 텅스텐 케이블이 외과용 로봇 모션 컨트롤에서 스테인리스 스틸을 대체하는 이유는 사람들이 생각하는 것만큼 신비하지 않습니다. 그것은 내구성과 관련이 있습니다.하지만 이 기계식 케이블의 강도는 선형 인장 강도로만 측정되는 것이 아니므로 현장 조건에 적합한 여러 시나리오에서 데이터를 수집하여 성능 척도로서의 강도를 테스트해야 합니다.
8×19 구조를 예로 들어 보겠습니다.수술용 로봇에서 피치와 요를 달성하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 기계식 케이블 설계 중 하나인 8×19는 부하가 증가함에 따라 스테인리스 스틸 케이블보다 성능이 훨씬 뛰어납니다.
텅스텐 케이블의 주기 시간과 인장 강도는 부하가 증가함에 따라 증가한 반면 대체 스테인리스 스틸 케이블의 강도는 동일한 부하에서 텅스텐의 강도에 비해 크게 감소했습니다.
10파운드의 하중과 약 0.018인치의 직경을 가진 스테인리스 스틸 케이블은 동일한 8×19 설계 및 와이어 직경을 가진 텅스텐이 달성한 사이클의 45.73%만을 제공합니다.
사실, 이 특별한 연구는 10파운드(44.5N)에서도 텅스텐 케이블이 스테인리스 스틸 케이블보다 두 배 이상 자주 작동한다는 것을 즉시 보여주었습니다.모든 구성 요소와 마찬가지로 수술용 로봇 내부의 미세 기계 케이블이 엄격한 규제 요구 사항을 충족하거나 초과해야 한다는 점을 감안할 때 케이블은 던져진 모든 것을 견딜 수 있어야 합니다.따라서 분석 결과 스테인리스 스틸 케이블과 비교하여 동일한 직경의 8×19 텅스텐 케이블을 사용하면 고유한 강도 이점이 있으며 로봇이 두 옵션의 더 강하고 내구성 있는 케이블 재료로 구동되도록 보장합니다.
또한, 8×19 설계의 경우 텅스텐 와이어로프의 사이클 수는 동일한 직경 및 하중의 스테인리스 스틸 와이어로프의 1.94배 이상이다.더욱이 연구에 따르면 적용된 하중이 10파운드에서 30파운드로 점진적으로 증가하더라도 스테인리스 스틸 케이블은 텅스텐의 탄성을 따라갈 수 없습니다.실제로 두 케이블 재료 사이의 간격이 점점 벌어지고 있습니다.30파운드의 동일한 하중으로 사이클 수는 3.13배로 증가합니다.더 중요한 발견은 마진이 연구 전반에 걸쳐 결코 감소하지 않았다는 것입니다(30포인트).텅스텐은 항상 평균 39.54%로 더 높은 사이클 수를 보였습니다.
이 연구는 고도로 통제된 환경에서 특정 직경의 와이어와 케이블 설계를 조사했지만 텅스텐이 더 강하고 정밀한 응력, 인장 하중 및 풀리 구성으로 더 많은 주기를 제공한다는 것이 입증되었습니다.
외과용 로봇 애플리케이션에 필요한 주기 수를 달성하기 위해 텅스텐 기계 엔지니어와 협력하는 것이 중요합니다.
스테인리스 스틸, 텅스텐 또는 기타 기계적 케이블 재료에 관계없이 두 개의 케이블 어셈블리가 동일한 1차 권선을 제공하지 않습니다.예를 들어, 일반적으로 마이크로 케이블에는 스트랜드 자체가 필요하지 않으며 케이블에 적용되는 피팅의 거의 불가능한 엄격한 공차도 필요하지 않습니다.
대부분의 경우 케이블 자체의 길이와 크기는 물론 액세서리의 위치와 크기도 어느 정도 유연하게 선택할 수 있습니다.이러한 치수는 케이블 어셈블리의 공차를 구성합니다.기계 케이블 제조업체가 애플리케이션의 공차를 충족하는 케이블 어셈블리를 구현할 수 있는 경우 이러한 어셈블리는 실제 환경에서만 사용할 수 있습니다.
생명이 위태로운 수술 로봇의 경우 설계 공차를 달성하는 것이 유일하게 허용 가능한 결과입니다.따라서 외과 의사의 모든 움직임을 모방하는 초박형 기계식 케이블이 이 케이블을 지구상에서 가장 정교한 케이블로 만든다고 해도 과언이 아닙니다.
이 수술 로봇 내부에 들어가는 기계식 케이블 어셈블리도 작고 비좁고 비좁은 공간을 차지합니다.이 텅스텐 케이블 어셈블리가 어린이 연필 끝보다 크지 않은 도르래의 가장 좁은 채널에 완벽하게 들어맞고 예측 가능한 사이클 수로 동작을 유지하면서 두 작업을 모두 수행한다는 사실은 정말 놀랍습니다.
또한 케이블 엔지니어가 케이블 재료에 대해 미리 조언할 수 있으므로 시간, 자원 및 비용을 절약할 수 있으며 이는 로봇의 건전한 시장 진출 전략을 계획할 때 주요 변수입니다.
빠르게 성장하는 외과용 로봇 시장에서 움직임을 돕기 위해 단순히 기계적 케이블을 제공하는 것은 더 이상 허용되지 않습니다.수술용 로봇 제조업체가 제품을 시장에 출시하는 속도와 위치는 제품이 얼마나 쉽게 대량 소비될 수 있는지에 달려 있습니다.그렇기 때문에 기계 엔지니어가 매일 이러한 케이블 어셈블리를 연구, 개선 및 생성한다는 점에 주목하는 것이 중요합니다.
예를 들어 외과용 로봇 프로젝트는 스테인리스 스틸의 강도, 연성 및 주기 계산 능력으로 시작하지만 로봇 개발의 후반 단계에서는 여전히 텅스텐을 사용합니다.
외과용 로봇 제조업체는 일반적으로 로봇 설계 초기에 스테인리스강을 사용했지만 나중에는 우수한 성능 때문에 텅스텐을 선택했습니다.이것은 모션 제어에 대한 접근 방식의 갑작스러운 변화처럼 보일 수 있지만 단지 하나인 것처럼 가장하고 있을 뿐입니다.재료 변경은 로봇 제조업체와 케이블 제조를 위해 고용된 기계 엔지니어 간의 의무적인 협력의 결과입니다.
스테인리스 스틸 케이블은 수술 기구 시장, 특히 내시경 장비 분야에서 지속적으로 중요한 위치를 차지하고 있습니다.그러나 스테인리스 스틸은 내시경/복강경 시술 중에 움직임을 지원할 수 있지만 더 부서지기 쉽지만 더 밀도가 높기 때문에 더 강한 대응물(텅스텐이라고 함)과 동일한 인장 강도를 갖지 않습니다.결과 인장 강도.
텅스텐은 수술용 로봇용 케이블 소재로 스테인리스 스틸을 대체하는 데 이상적으로 적합하지만 케이블 제조업체 간의 원활한 협력의 중요성을 인식하는 것은 불가능합니다.경험이 풍부한 초박형 케이블 기계 엔지니어와 함께 작업하면 세계적 수준의 컨설턴트 및 제조업체에서 케이블을 생산할 수 있습니다.올바른 케이블 제조업체를 선택하는 것은 또한 빌드 계획 개선의 과학 및 속도에 우선순위를 두는 확실한 방법이며, 이를 통해 동일한 목표를 달성하려는 경쟁업체보다 더 빠르게 모션 제어 목표를 달성할 수 있습니다.
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게시 시간: 2022년 8월 8일