作者:斯科特·戴利,康纳·丘奇奥罗
手术机器人是微创外科科学的一个爆炸性领域,即使是普通人也知道它正在迅速成为医疗保健的支柱。事实上,没有任何医学背景的人,也没有制造这些神奇机器的专业知识,在某种程度上,将在手术机器人的帮助下进行外科手术。手术机器人正在变得常态化,今天是一种完全可以接受的进行门诊手术的方法,这意味着缩短住院时间,减少出院后的并发症,最好的是,更快地恢复生活质量。
作为完美模拟外科医生四肢的仪器,医生自己也享受着在长时间的敏捷召唤演习中减少疲劳的好处。此外,手术机器人有机会进入更小、更紧凑的空间,在更窄的腔内,这就可以理解为什么世界各地的医疗保健网络中部署手术机器人会有如此多的热情和乐观。
但由于所有这些原因,以及其他许多原因,手术机器人在任何情况下,无论在任何情况下,无论在任何时间内,都不会在任何场合失败。
随后,钨制微型机械电缆的制造商帮助模拟外科医生的动作,与外科机器人制造商进行了数千小时的合作,确保这种运动驱动达到了远远超过设计环境要求的关键安全系数。
钨丝电缆:超强强度,超细足迹
如果手术机器人使用机械电缆来实现其末端影响器的俯仰和偏航,那么该机器人的机械电缆是由不锈钢或钨制成的。在这两种电缆材料中,最近钨已经成为制造这些电缆的明显最爱。虽然不锈钢作为理想的电缆材料已经享有数十年的良好声誉,但在无数复杂的手术器械中,钨的延展性,结合其优越的负载和循环能力,使其成为手术机器人制造商的首选机械电缆材料。
模拟外科医生手臂、手和手指的钨丝机械电缆的直径因应用而异。但是在这些紧凑、狭小、拥挤的空间里的电缆可能只有0.016英寸Ø,或者和四张普通的8.5×11办公用纸一样厚。
更令人震惊的是,用于绞合这些复杂的钨(或不锈钢)机械电缆的单丝的直径。例如,卡尔·斯塔尔·萨瓦工业公司(Carl Stahl Sava Industries)从小至0.0007″Ø的电线绞合钨丝,这使得单丝的大小为一根人类头发的70%(~0.001″Ø)。
实现所需的安全系数,同时保持如此小的形式因素允许这些钨机械电缆使他们的方式通过滑轮大约直径的通孔电阻。
极紧公差的可重复性
钨机械电缆组件执行外科医生动作的精度要求应用于电缆的配件同样满足刚性安全系数。毕竟,手术机器人正在为人类进行微创手术;显然,误差范围是零。
因此,进一步有助于这些迷人的小,但大力神电缆的优雅,是电缆配件必须达到的公差。宽容,在电缆制造中被宽泛地定义为尺寸与连接件所需测量的差异。因此,如果应用于钨机械电缆组件的接头意味着0.200“±0.004”Ø,实际上是。205”Ø,接头将超出公差,因为它不在严格的外科机器人应用要求之内。即使应用于钨机械电缆的配件的理想公差达到±0.004″,制造操作的可重复性使这些电缆奇迹的生产如此严格,但令人满意的研发努力。
这些配件不仅必须是±一张办公用纸的厚度0.004″,而且配件必须在每一个最后组装的零件上实现这一公差。考虑到一张纸有多薄,只完成一次这样的制造壮举令人印象深刻。但是,在整个生产过程中,以及在手术机器人的整个使用寿命中,都要这样做吗?嗯,很明显,在数百万个钨机械电缆组件和数千个手术中再现这些公差是何等的制造业胜利。
Sava的设计工程师Connor Chiuchiolo强调了为手术机器人生产钨电缆的挑战性,他说:“手术机器人电缆组件的大规模生产是一种爱的劳动。实现这些公差是一个工程上的走钢丝。然而,探索外科科学所能做的事情的边界本身就是一种奖励。”
钨丝电缆的研发过程
用于手术机器人的钨缆对负责生产它们的机械工程师提出了独特而复杂的研究和开发要求。但是,即使电缆组件通过了研发过程(在外科机器人领域,这可能需要数年时间才能完成),这项工作也才刚刚开始。
除了完善电缆组件本身所需的大量操作和生产验证之外,生产、工具和模具以及其他熟练的操作人员还必须动员起来设计、部署和维护制造环境,以确保数千甚至数百万个部件的无缝和可靠开发,有时需要数十年时间。即使钨电缆组件原型在实验室测试、自动化、看板、5S和细胞制造策略中被证明是成功的,也为大规模生产电缆和电缆组件提供了必要的基础设施,确保了一个组件到下一个组件,它们彼此之间没有区别。
2022年世界杯淘汰赛赞助内容由卡尔斯塔尔萨瓦工业