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手术机器人公司兵器谱盘点

手术机器人公司兵器谱盘点

  • 发布时间:2024-01-10
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手术机器人公司兵器谱盘点

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2023年9月,艾瑞迈迪公司自主研发的手术导航/机器人专用光学定位传感器——瑞瞳MAX系列正式上市。凭借其高精度、高稳定性、大范围、轻量化等卓越特性,短短几个月内就获得了数十家国内手术机器人企业的测试认可,并成功集成到整机系统中。这款打破国外垄断的核心定位产品受到了企业界和技术专家极高的评价。

艾瑞迈迪医疗科技(北京)有限公司成立于2016年,是国家高新技术企业,专业从事医用核心传感器与数字诊疗装备系列产品研发、生产和销售,围绕手术机器人、医用成像设备等智能数字诊疗装备,提供全系列智慧手术一体化解决方案。

早在2006年,孵化艾瑞迈迪的北京理工大学科研团队承担国家863项目,将光学定位、增强现实可视化等技术应用到医学临床领域。然而,从2018年开始,医学科研转化面临商业难题——美国等西方国家对华高新技术供应采取限制措施。艾瑞迈迪科研团队勇挑国家重担,知难而上,凭借在光电领域近20年的深厚技术积淀,从产品算法、结构设计、光学系统设计到光学系统加工工艺等各个方面潜心钻研,逐个攻克了医疗级电磁兼容、温差无漂移、抗震动、抖动抑制等系列核心技术,终于成功开发出可以国产化替代全球垄断企业的跟踪定位核心部件;在精度稳定性、跟踪范围、动态响应等核心指标性能上,更是实现了超越。

一、 手术导航/机器人对光学定位传感器的特别要求

1. 严格保证的定位精度:手术导航/机器人系统需要能够提供非常高的定位精度。在车载等民用场景下,跟踪定位部件的精度通常在厘米级或毫米级,但在医疗场景,尤其是在手术中,正常人体的动脉血管直径只有2mm~3mm,壁厚在1mm~2mm,这就要求双目光学定位设备必须将误差控制在亚毫米级,医生才能够在手术过程中准确地进行操作。作为系统精度保证的最关键一环,光学定位传感器自身的测试定位精度要严格控制在0.1-0.2mm。

 

2. 抗干扰性强:在手术室环境中,会出现各种干扰因素,如灯光、金属器械、烟雾等,尤其是电子设备之间电磁波的干扰。需要针对这些特有干扰具有良好的抗干扰性,以确保定位的准确性。其中,能否通过EMC检测(Electromagnetic Compatibility,电磁兼容性)是确保医疗设备在电磁环境中正常工作的最核心要求。

 

3. 稳定的温漂控制:

对于需要高精度测量的导航机器人来说,温漂是必须要考虑的因素。手术操作对精度的稳定性要求很高,需要快速达到设备测量稳定状态,而且,长时间手术工作,温漂会导致测量结果出现较大的误差。4. 大范围的横向跟踪跨度:手术中的患者通常是横躺在手术床上,同时考虑到跟踪器械、机械臂等需要操作空间,光学跟踪范围的横向跨度越宽越理想,尤其是在关节、脊柱等大型手术中。

 

5. 静态定位稳定性高:

手术导航机器人的静态定位稳定度是指机器人在静止状态下在指定位置的精确稳定性,通常用于描述机器人在未接收到任何移动指令时,对预设位置坐标的波动性。这个性能对手术导航机器人来说是非常重要的,因为它决定了机械臂能否准确地在预定的位置停止,从而保证手术的顺利进行。通常是要求在3分钟测量时间内,位置坐标值的跳动幅度小于0.5mm。

 

6. 轻量化:

手术导航机器人系统的光学相机安装在可调支臂上,相机的重量越轻,支臂的点头效应就越小,定位精度就越稳定。同时,重量越轻,说明部件的集成度越高,内部元器件的变形等引起的误差干扰源就越少。

 

7. 足够的帧频:

手术过程往往需要快速反应,尤其是机械臂的随动功能,具有快速响应的特性可以确保手术的顺利进行,业界普遍认可的要求是帧频不能低于40 Hz。

 

二、 瑞瞳Max光学定位传感器瑞瞳MAX是艾瑞迈迪公司专为微创手术导航等应用场景量身定制的光学定位传感系统,采用双目视觉进行跟踪和定位。该自主研发系统基于FPGA技术平台构建,具有亚毫米级高精度、高稳定性、大范围、轻量化等优势,多适用于骨科、穿刺等手术导航或机器人。

1. 核心参数

*体积定位精度:在 20°C下,基于单个标记物在三坐标仪整个测量体积内,使用样本测得的平均值。

 

2. 识别范围:950mm-2400mm

 

3. 主要特点:

  1. 高精度:

    亚毫米级定位精度,精准实时计算工具位姿;

    体积定位精度可以达到 0.12mm (RMS),保证导航系统精度满足手术要求;

    静态精度波动幅度不超过 0.02mm,远低于市场主流同类产品的0.1mm范围,非常有利于机械臂的实时控制;

    同时追踪多个对象仍能保证高精度。

  2. 稳定性强:克服温差漂移:攻克了定位系统温度控制、散热控制、抗高温结构设计等关键技术;工作温度范围+10~+40℃。抗电磁干扰:满足有源医械电磁兼容要求,有效保证系统可靠性。抗振动功能:坚固耐用、低功耗的硬件设计。轻量化结构:1.45 kg,市场最轻重量,低功耗,高集成,提升设备稳定性。
  3. 宽银幕式跟踪范围:

    1720 mm 的超宽跟踪跨度 (2.4m距离),较同类产品提升10%,全面覆盖手术区域,轻松实现导航工具、病人体位跟踪。

  4. 定制化工具和服务:标定配件和精度测试工装定制化;软件技术设计和开发提供定制选项;一站式量身定制定位机器人解决方案。

 

4. 资质、认证:

具备质量管理体系认证证书、UDEM认证证书、电磁兼容等检测报告。

2023年获得北京市新技术新产品认定证书。

三、拓展应用

1. 广泛的应用领域:医疗-手术导航/机器人:用于微创外科手术的精准定位跟踪。将患者影像数据与真实位姿进行配准,术中进行亚毫米级手术器械跟踪及实时显示,融合机械臂进行精准操作。科研-运动跟踪:集视觉感知、目标识别定位、关键特征提取等功能,实时准确测量、分析运动员目标在三维空间的运功状况及行为,可视化运动目标的运动轨迹。工业-视觉定位:应用于制造、化工、电子、物流等工业行业,可结合机器人在码垛、焊接、装配、检测等场景进行小范围的高精度运动物体定位和定向。教学-智能体训数字化:综合利用人工智能、机器视觉、大数据等技术实现体育训练、教学、考评数智化,打通体育学科数据孤岛,支撑新时代体育教育。


2. 丰富的产品组合瑞瞳SE 光学定位传感器 : 适用于头颈、口腔等较小手术空间的微创手术导航/机器人的光学定位系统。测量精度为0.15mm RMS,最高测量速率60Hz,可同时高精度追踪多个工具,实时计算多工具位姿,识别范围是400mm-1300mm。

瑞芯磁定位传感系列:

克服传统光学跟踪的遮挡问题,实现鲁棒实时高精度器械与工具跟踪。极低的电磁辐射,抗环境高频电磁干扰,保证毫米级定位精度。广泛应用于微创手术导航、运动跟踪、高精密设备检测等领域。

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