新型超灵敏软机器人“手指”由国际研究人员开发,可以执行医疗任务,例如检查脉搏和检查患者是否有肿块。尽管之前已经开发出机械手,但这种新的机械手指能够模仿人类触摸的感觉和功能。
希望这项技术可以让医生更容易地发现诸如此类的疾病在早期阶段。这可能会带来更早的治疗选择,但也能让患者在原本令人生畏的侵入性体检中感到不那么不舒服。
我们大多数人可能都会采取我们的这是理所当然的,但这些灵活的数字在我们的日常生活中是无价的。它们帮助我们抓住和操纵物体,同时也让我们能够“感觉”。我们周围的世界,接触其他人,甚至相互交流。
在医学背景下,通过使用反馈和学习的精细运动控制增强人手的敏感性,可用于检测和诊断各种疾病和状况。触诊是一种在体检时用手指和手进行感觉的方法,通常用于识别和筛查患者身体的异常情况。通过轻轻按压或揉捏敏感区域,医生可以发现潜在的风险,例如癌症、腹动脉瘤、甲状腺结节等。
然而问题是,并非所有医生都接受过足够的培训来执行这些程序,这可能会导致某些疾病被遗漏。同时,许多患者不愿意接受医生的触摸,尤其是当医生是异性时。
这就是机器人替代方案可能有用的地方,但现有模型存在局限性。例如,一些机器人手指因过于僵化而受到批评。有些人担心,如此坚硬的手指(很难在不听起来像暗示的情况下写下这些事情)无法完成医生执行的精细任务,甚至可能在检查过程中破裂肿块。
另外,一些轻型机器人手指已经被开发出来,虽然更便宜,但可以模仿人手的动作。然而,与真正的手指不同,它们并不太敏感,到目前为止还无法检测到它们触摸的物体的复杂属性。
“尽管过去十年取得了显着的进步,但文献中提出的大多数软手指与人手相比仍然存在很大差距,”中国科学技术大学传感技术研究员王洪波及其同事在他们的新研究中做出了解释。
研究人员表示,从本质上讲,现有的机器人手指无法抓住“现实世界的场景”。但他们可能已经开发出了一种新的软手指,对于这些手术来说足够敏感。
?通过进一步开发提高其效率,我们也相信由这种手指组成的灵巧手可以充当“机器人医生”。在未来的医院,像医生一样,?王在一篇文章中说道陈述。 “结合机器学习,可以实现机器人自动检查和诊断,对于这些卫生人员严重短缺的欠发达地区尤其有利。”
为了克服其他机器人手指的限制,王和同事开发了一种装置,可容纳由两部分组成的导电纤维线圈。首先,手指的每个气室上都缠绕有一个线圈(允许其弯曲和移动的部分),以及安装在指尖上的扭曲液态金属纤维。
手指的电流可以被测量,使其在接触物体时实时弯曲。然后,团队就能够监控其施加的力。这基本上允许手指以与人类手指相同的方式感知物体的属性。
为了测试它的灵敏度,研究小组首先用一根羽毛刷它的指尖。
?放大视图清楚地显示电阻变化,表明其力感测灵敏度高,?他们在研究中解释道。
随后,研究小组用玻璃棒敲击并推动指尖,然后多次弯曲手指,以检查设备是否正确感知到其收到的力的类型和数量。
然后事情变得非常有趣。为了评估其执行医疗程序的能力,研究小组将手指安装在一个手臂并观察它发现了嵌入大硅胶片中的三个肿块。机器人手指以与医生类似的方式操纵该区域。当手指安装在手臂上时,它还可以正确定位患者手腕上的动脉并测量他们的脉搏。
这种移动和施加轻柔压力的能力也使得人造手指能够在键盘上打字,拼出“你好”这个词。
?我们证明了[机器人手指]可以按压和“感觉”?物体的硬度并执行类似于医生执行的安全且准确的机器人触诊,?该团队在论文中进行了解释。
“这些发现凸显了“机器人医生”的潜力?以便将来进行身体检查。?
“我们希望开发出一只智能、灵巧的手,再加上传感人造肌肉驱动的机械臂,来模仿人手无与伦比的功能和精细操作,”王补充道。
该研究发表在期刊上细胞报告物理科学。