Хирургический робот-манипулятор

Проблема

Заказчику требовалось оборудование в форм-факторе с самым низким профилем для точного управления поворотной осью на нескольких последовательных сочленениях робота-манипулятора. Важнейшие дополнительные требования: минимальное движение при запуске для определения абсолютного положения и минимальная длина сигнальных кабелей для снижения общего размера манипулятора.

Решение

Компания MicroE разработала серию модулей энкодеров на основе печатных плат нестандартного размера с управляющим интерфейсом FPGA и коммуникационным интерфейсом BiSS. Модули оснащены двумя стандартными считывающими головками ChipEncoder™ и поворотным решетчатым диском Micro Motion Absolute™ (MMA). В технологии решетки MMA используется стандартная инкрементальная лента с шагом 40 микрон и контрольная лента с уникальным расположением каждой из индексных меток. В ходе небольшого перемещения при запуске обнаруживается несколько индексных меток, а измеренное расстояние сравнивается со справочной таблицей в программно-аппаратном обеспечении для определения абсолютного положения.

Преимущество

Выходные данные двух энкодеров усредняются для повышения точности вращения, а абсолютное положение определяется при запуске с минимальным осевым вращением. Протокол последовательной связи BiSS позволяет соединять все последующие сочленения робота по цепочке, а не использовать выделенные магистральные шины для каждой оси, что, наряду с небольшим размером ChipEncoder™, помогает уменьшить общий размер каждого сочленения. Высокоскоростная последовательная связь (тактовая частота: 32 МГц, частота обновления: 1 мкс) обеспечивает высокую чувствительность робота к командам оператора.

Характеристики