Новости

Apr 13, 2023

Случай с вольфрамовым кабелем: управление движением в хирургических роботах

1 апреля 2022 г. Автор: Sponsored Content .019 Ø, 19×19 с концами, приваренными плазменной сваркой.

1 апреля 2022 г. Автор: Спонсорский контент

.019 Ø, 19×19 с концами, приваренными плазменной сваркой.

Среди наиболее распространенных конструкций вольфрамовых кабелей, используемых в хирургической робототехнике, можно назвать конфигурации 8×19, 7×37 и 19×19. Вольфрамовый механический кабель 8×19 содержит 201 вольфрамовую нить, 7×37 – 259, и, наконец, 19×19 – 361 спирально скрученную проволоку. И хотя нержавеющая сталь используется в ряде применений, в том числе в многочисленных медицинских и хирургических устройствах, вольфрамовый кабель не может заменить собой хирургическую робототехнику.

Но почему нержавеющая сталь, столь знаменитый материал для механических кабелей, становится все менее и менее популярной для привода в движение хирургических роботов? В конце концов, трос из нержавеющей стали, особенно миниатюрных диаметров, повсеместно используется в военной, аэрокосмической и, что самое важное в этой теме, бесчисленном количестве других хирургических устройств.

Что ж, причина, по которой вольфрамовый кабель вытесняет нержавеющую сталь в хирургическом управлении движением роботов, на самом деле менее загадочна, чем можно подумать: дело в прочности. Но поскольку прочность такого механического троса измеряется не только силой его линейного натяжения, мы должны проверить прочность,как показатель производительности, путем сбора данных из множества сценариев, подходящих для конкретных условий.

Возьмем, к примеру, конструкции 8х19. Одна из наиболее часто используемых механических конструкций тросов для обеспечения наклона и отклонения в хирургическом роботе, 8×19 значительно превосходит свои аналоги из нержавеющей стали именно при увеличении нагрузки.

Вольфрамовый кабель 8×19 против. Трос из нержавеющей стали

Обратите внимание, что по мере увеличения нагрузки количество циклов и прочность на растяжение улучшались при использовании вольфрамового троса, в то время как альтернативный вариант троса из нержавеющей стали при одинаковой нагрузке резко уступал по прочности вольфрамовому кабелю.

Трос из нержавеющей стали с нагрузкой до 10 фунтов и диаметром примерно 0,018 дюйма обеспечивает только 45,73 % циклов, которые обеспечивает вольфрам при той же конструкции 8×19 и диаметре проволоки.

Фактически, это конкретное исследование довольно быстро выявило то, что даже при нагрузке 10 фунтов (44,5 Н) вольфрамовый трос имел более чем в два раза большее количество циклов, чем трос из нержавеющей стали. Учитывая, что, как и все компоненты, миниатюрный механический кабель, находящийся внутри хирургического робота, должен соответствовать жестким нормативным требованиям или превосходить их, следовательно, кабель должен выдерживать все, что в него бросают, не так ли? Таким образом, анализ показывает, что использование вольфрамового троса 8×19 одинакового диаметра вместо троса из нержавеющей стали обладает как преимуществами прочности, так и гарантирует, что робот будет питаться от кабеля, материал которого является более прочным и долговечным из этих двух вариантов.

Идя дальше, и снова в случае конструкции 8×19, вольфрамовые тросы обеспечивают как минимум в 1,94 раза больше циклов, чем нержавеющая сталь того же диаметра и нагрузки. Более того, исследование показало, что даже при постепенном увеличении приложенной нагрузки с 10 фунтов до 30 фунтов трос из нержавеющей стали так и не догнал вольфрамовый по устойчивости. Фактически, границы между двумя материалами кабеля становились все более далекими. Достижение в 3,13 раза большего количества циклов при тех же нагрузках при 30 фунтах. И еще более показательным было то, что пределы ни разу не сузились на протяжении всего исследования (до 30 фунтов). Вольфрам всегда достигал большего числа циклов, в среднем на 39,54 %.

Хотя в этом исследовании изучались конкретные диаметры проволоки и конструкции кабелей в строго контролируемой среде, оно было предпринято для того, чтобы доказать, что вольфрам прочнее и может обеспечить большее количество циклов при точных напряжениях, растягивающих нагрузках и конфигурациях шкивов.

Вольфрамовый трос 0,0145 Ø, 8×19 с обжатой гипотрубкой и муфтовым фитингом.

Проконсультируйтесь с экспертами по вольфрамовым миниатюрным кабелям

Для достижения количества циклов ваше приложение хирургической робототехники должно сотрудничать с инженерами по вольфрамовым механическим кабелям.

Независимо от того, изготовлен ли это кабель из нержавеющей стали, вольфрама или любого другого механического материала, никакие две кабельные сборки не служат одним и тем же хозяевам. Часто миниатюрные кабели, например, не требуют, чтобы ни сама прядь, ни фитинги, прикрепленные к кабелю, имели почти невозможно жесткие допуски.