國際研究人員開發了一種新型超靈敏軟機器人“手指”,可以執行醫療任務,例如檢查脈搏和檢查患者是否有腫塊。儘管之前已經開發出機械手,但這種新的機械手指能夠模仿人類觸摸的感覺和功能。
希望這項技術可以讓醫生更容易發現諸如此類的疾病在早期階段。這可能會帶來更早的治療選擇,但也能讓患者在原本令人生畏的侵入性體檢中感到不那麼不舒服。
我們大多數人可能都會採取我們的這是理所當然的,但這些靈活的數字在我們的日常生活中是無價的。它們幫助我們抓住和操縱物體,同時也讓我們能夠「感受」周圍的世界,觸摸其他人,甚至彼此交流。
在醫學背景下,透過使用回饋和學習的精細運動控制來增強人手的敏感性,可用於檢測和診斷各種疾病和狀況。觸診是一種在體檢時用手指和手進行感覺的方法,通常用於識別和篩檢患者身體的異常情況。透過輕輕按壓或揉捏敏感區域,醫生可以發現潛在的風險,例如癌症、腹動脈瘤、甲狀腺結節等。
然而問題是,並非所有醫生都接受過足夠的訓練來執行這些程序,這可能會導致某些疾病被遺漏。同時,許多患者不願意接受醫生的觸摸,尤其是當醫生是異性時。
這就是機器人替代方案可能有用的地方,但現有模型有其限制。例如,有些機器人手指因過於僵化而受到批評。有些人擔心,如此堅硬的手指(很難在不聽起來像暗示的情況下寫下這些事情)無法完成醫生執行的精細任務,甚至可能在檢查過程中破裂腫塊。
另外,一些輕型機器人手指已經被開發出來,雖然更便宜,但可以模仿人手的動作。然而,與真正的手指不同,它們並不太敏感,到目前為止還無法檢測到它們觸摸的物體的複雜屬性。
中國科學技術大學感測技術研究員王洪波及其同事在他們的新研究中解釋道:「儘管過去十年取得了顯著進步,但文獻中提出的大多數軟手指與人手相比仍然存在很大差距。
研究人員表示,從本質上講,現有的機器人手指無法抓住「現實世界的場景」。但他們可能已經開發出了一種新的軟手指,對於這些手術來說足夠敏感。
“透過進一步開發提高其效率,我們也相信,由這種手指製成的靈巧手可以在未來的醫院中充當“機器人醫生”,就像醫生一樣”,王在一份聲明中說。陳述。 “結合機器學習,可以實現機器人自動檢查和診斷,對於這些衛生人員嚴重短缺的欠發達地區尤其有利。”
為了克服其他機器人手指的限制,王和同事開發了一種裝置,可容納由兩部分組成的導電纖維線圈。首先,在手指的每個氣室上纏繞一個線圈(允許其彎曲和移動的部分),以及安裝在指尖上的扭曲液態金屬纖維。
手指的電流可以被測量,使其在接觸物體時即時彎曲。然後,團隊就能夠監控其施加的力道。這基本上允許手指以與人類手指相同的方式感知物體的屬性。
為了測試它的靈敏度,研究團隊首先用一根羽毛刷它的指尖。
「放大的視圖清楚地顯示了電阻變化,表明其在力感方面具有高靈敏度,」他們在研究中解釋道。
隨後,研究小組用玻璃棒敲擊並推動指尖,然後多次彎曲手指,以檢查設備是否正確感知到其收到的力的類型和數量。
然後事情變得非常有趣。為了評估其執行醫療程序的能力,研究小組將手指安裝在一個手臂並觀察它發現了嵌入大矽膠片中的三個腫塊。機器人手指以與醫生類似的方式操縱該區域。當手指安裝在手臂上時,它還可以正確定位患者手腕上的動脈並測量他們的脈搏。
這種移動和施加輕微壓力的能力也使得人造手指能夠在鍵盤上打字,拼出「你好」這個字。
「我們證明,[機器人手指]可以按壓並『感覺』物體的硬度,並執行安全、準確的機器人觸診,類似於醫生執行的操作,」該團隊在論文中解釋道。
“這些發現凸顯了‘機器人醫生’未來進行體檢的潛力。”
王補充說:“我們希望開發出一隻智能靈巧的手,再加上傳感人造肌肉驅動的機械臂,以模仿人手無與倫比的功能和精細操作。”
該研究發表在期刊上細胞報告物理科學。