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比醫生下刀更“快狠準”?科學家受折紙啟發造出迷你外科手術機器人

時間:2020-10-05 來源:機器人在線 閱讀:5736

在用特殊的層壓材料進行激光切割后,這種微型機器人外科醫生可以像創意生日賀卡一樣“彈出”,最終變為某種形狀。



受到折紙的啟發,哈佛大學的研究人員與索尼合作,打造了一個非常迷你的外科手術機器人。


該機器人只有網球大小,大概只有硬幣那么重。在過去,針對一些復雜精細的手術,外科醫生需要使用工具,在小切口中插入微型攝像頭來進行操作,以此確?;颊吆歪t生雙方的安全。很多研究也一直致力于為手術室研發機器人,幫助外科醫生執行手術。


不過,一直以來,這些機器人外科醫生往往體積很大,甚至會占據整個手術室。 對于一些需要精細動作的手術操作,小型機器人更排的上用場。


當然,它的特點不僅是小——在《自然機器智能》上發表的一項研究中,研究人員描述了它如何執行棘手的模擬外科手術任務。和人類外科醫生相比,該機器人可以實現更加準確地操作。


據學院官網顯示,該微型機器人由哈佛大學的Robert Wood博士和索尼公司的機器人工程師鈴木弘之合作研發。值得一提的是,他們是在折紙的啟發下創造出了這個微型遠程運動操縱器(“mini-RCM”),將外科手術機器人技術應用到了微觀領域。


研究人員發表的一份聲明顯示,在用特殊的層壓材料進行激光切割后,這種微型機器人外科醫生可以像創意生日賀卡一樣“彈出”,最終變為某種形狀。研究團隊稱,如果不通過這種方式,構建出如此復雜的三維形狀非常困難。


圖片來源:Wyss Institute at Harvard University


更重要的是,這個機器人比以前學術界開發的其他顯微外科手術設備更小、更輕。


如上圖所示,這個機器人具有三個線性致動器(mini-LAs) ,使其可以上下移動、左右旋轉以及伸縮。


就本身材料來說,這個微型機器人由特殊的陶瓷材料制成,在對這種材料施加電場時,物體就會變形,因此,團隊將基于LED的光學傳感器集成到mini-LA中,從而檢測和糾正移動的偏差(例如由于手部震動引起的誤差),確保其正確執行任務。


早期進行的測試表明,該機器人比人類外科醫生擁有“更加穩定的手”,同時也能更加準確地完成手術操作。測試中,它甚至能夠成功刺穿一條模擬的視網膜靜脈,其厚度僅為人類頭發厚度的兩倍左右,且在刺穿過程中沒有造成損害。


對于和哈佛的合作,鈴木也表示,伍德實驗室(The Wood lab)在制造微型機器人方面具有獨特技術能力,在過去幾年中帶來了許多令人印象深刻的發明。實際上,他從2018年開始就和伍德實驗室合作開發小型RCM,“這是哈佛和索尼合作的一部分?!?/p>


此前,哈佛大學還研究出許多不同類型的微型機器人,比如由碳纖維材料打造、內部裝有微型芯片的仿真蜜蜂機器人,可以在災區進行一些搜救工作。在不遠的將來,這些十分迷你的機器人或許將真正改變我們的生活。

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