preeyes加快了世界上第一个基于模型设计的眼科手术机器人的发展

挑战

开发一个实时控制系统，用于在人眼内进行机器人辅助的外科手术

解决方案

使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink模拟并模拟控制系统，并使用S金宝appimulink编码器和Simulink实时将其部署到实时目标

结果

  • 核心控制器由一名工程师开发
  • 患者安全保证
  • 工业化路线图设定

“MATLAB和Simu金宝applink提供了一个单一的平台，支持我们完整的工作流程和机器人系统所需的所金宝app有组件和协议。这使得我们能够快速开发出一种安全、实时的设备，为临床研究做好准备。”

maarten beelen，preceyes

preceyes手术系统。该系统操纵进入眼睛的仪器，并使用左侧的运动控制器控制;外科医生手动用另一只手进行操作。图像版权和礼貌的孕产。

玻璃体视网膜手术是在眼睛内部进行的，它要求一定程度的精确度和稳定性，这对于人手来说是极其困难的。与老龄化人口密切相关的玻璃体视网膜疾病的大量增加，要求开发新的治疗方法，要求更高的精确度。例如，一种潜在的治疗视网膜静脉阻塞的新方法是将一根针插入一根像人的头发一样细的静脉，并保持其静止约10分钟——这几乎是最熟练的外科医生不可能完成的任务。

英格兰牛津约翰拉德克利夫医院的外科医生在2016年进行了世界上第一个机器人辅助的玻璃体术手术。他们使用了一个机器人助理的孕产助理系统，该机器人衡量了外科医生的运动和过滤器震颤，以实现前所未有的稳定和精度。

最近，Preceyes开始在鹿特丹眼科医院进行临床试验。他们成功地将新开发的距离传感器集成到机器人中，并验证了机器人-传感器组合。传感器测量仪器与眼睛内视网膜的距离。该方法提供了基于传感器的安全性和指导，有望在高要求的视网膜手术中提供显著的安全性和性能优势。此外，它将是培训和评价的宝贵数据来源。Preceyes的工程师利用MATLAB设计了基于模型的机器人控制系统®，S金宝appimulink.®和Simul金宝appink Real-Time™。

“作为一个精益的启动，我们很重要的是在没有损害安全的情况下快速实现第一释放，以获得临床反馈并在设计最终产品之前建立证据，”Maarten Beelen，Cofounder和Findeyes集成经理。“金宝appSimulink和Simulink实时使我们能够快速设计我们的控制器，验证它，在实时系统上实现它，并使用用户测试。传统的软件开发工作流程可能会大大扩展我们的时间表。“

挑战

Preceyes为其外科系统设定了雄心勃勃的目标。精度的提高不仅使新程序成为可能，还将改进现有的程序，如视网膜薄膜剥离和眼睛液体的替换。在实现这些目标的过程中，Preceyes团队有两个优先事项:确保患者的安全，并尽可能高效地生产一种可工作的临床研究设备。

为了在开发计划和安全限制内实现其设计目标，需要采用在多个行业的其他安全关键应用中使用的建模和仿真技术所需的工程师。具体而言，它们需要建模复杂的控制逻辑，然后对其设计进行功能验证，首先通过仿真，然后通过实际机器人的实时测试。除了实时控制软件之外，该团队还需要开发一个非实时应用程序，在PC上运行的接口，该接口在PC上运行，医师可以在外科手术前和期间配置设置。

解决方案

Predeyes使用基于模型的设计与MATLAB，Simulink，Simulink实时，以金宝app加速开发其预制外科系统的实时控制系统。

在构建机器人运动学和动力学的基本模型时，Preceyes的工程师进行了系统识别测试，他们使用Simulink Real-Time为机器人的11个电机产生激励信号，然后测量其11个自由度的每个响应。金宝app

在MATLAB中分析和拟合测量数据后，他们利用结果开发了一个Simulink植物模型，描述了机器人如何响应所施加的力。金宝app

该团队开发了一种控制器模型，该控制器模型从系统的操纵杆和大约60个传感器的过程处理 - 包括光学和磁性编码器 - 并产生必要的电动机信号以响应外科医生的运动来移动工具尖端。在此模型中，它们从Simulink实时合并了EtherCAT块，以与机器人的EtherCAT网络上的节点接口。金宝app

使用Stateflow®，该团队为系统的各种操作模式建模的顺序逻辑，包括校准，初始化和自验证。

通过仿真验证控制器和控制逻辑的基本操作后，工程师使用Simulink Coder™从他们的模型中生成代码，并将编译后的代码部署到运行Simulink real-time的实时目标计算机上。金宝app这台计算机通过EtherCAT网络连接到机器人的传感器和电机。

为了完善和增强控制器，该团队对模型进行了改进，通过仿真进行检查，然后使用Simulink Real-Time设置在实际机器人上进行测试。金宝app

工程师使用指南，一个Matlab UI开发工具，开发外科医生使用来改变手术设置并在手术期间接受视觉和声反馈的触摸屏应用软件。

PRECEYES手术系统的安全性和有效性已在14例手术中得到证实。计划在顶级手术地点进行更多的示范，包括与鹿特丹眼科医院进行为期两年的合作。该公司还致力于CE注册和下一代量产。

鹿特丹眼科医院的术前眼科手术系统。图像版权和礼貌的孕产。

结果

  • 核心控制器由一名工程师开发。“使用Matlab和Simulin金宝appk，我不必自己为控制器编写低级架构。由于唯一的软件工程师开发了第一个版本，这是一个巨大的优势 - 事实上，我怀疑单个工程师是否可以做出否则，“Beelen说。“该软件由顾问广泛审查，这是由于可读性，需求可追溯性和Simulink产品中的升值发电能力非常简单。”下载188bet金宝搏金宝app
  • 患者安全保证。Beelen说:“我总是说，除非我有十足的把握，可以在自己或所爱的人身上使用，否则我不会把一个设备推向市场。”“有了我们在Simulink中实施的安全机制，我百分之百相信软件不会出现问题。”金宝app
  • 工业化路线图设定。“对于我们系统的工业化释放的开发，我们将通过从我们现有的控制器模型中生成代码来节省时间，使用嵌入式编码器来定位嵌入式处理器，”Beelen说。“我们将遵循更正式的开发和测试工作流程，并在Simulink中使用基于模型的测试，验证和验证功能，改进的修订控制和更大的开发团队。”金宝app

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