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工程师为柔性医疗机器人开发了低成本高精度的类似GPS的系统,确保医疗机器人在人体内部高度受限的环境中能很好地工作

工程师为柔性医疗机器人开发了低成本,高精度的类似GPS的系统
研究人员使用了非常类似于GPS的现有磁铁定位方法,以开发出可预测机器人位置的计算机模型。GPS卫星对智能手机进行ping操作,并根据信号到达所需的时间,智能手机中的GPS接收器可以确定手机的位置。类似地,研究人员知道磁场应该在嵌入机器人的磁铁周围有多强。它们依靠四个传感器,这些传感器在机器人操作的区域周围小心间隔,以测量磁场强度。基于磁场的强弱,他们能够确定机器人的尖端在哪里。图片来源:David Baillot /加州大学圣地亚哥分校

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的机器人专家开发了一种价格合理,易于使用的系统,可以跟踪柔性外科手术机器人在人体内部的位置。该系统的性能与当前技术水平相同,但价格便宜得多。当前的许多方法也需要暴露于辐射,而该系统则不需要。

该系统由圣地亚哥加州大学雅各布工程学院机械工程教授Tania Morimoto和机械工程博士学位开发。学生康纳·沃森(Connor Watson)。他们的发现发表在2020年4月的IEEE机器人与自动化快报上

森本说:“连续医疗机器人在人体内部高度受限的环境中确实能很好地工作。” “它们本质上比刚性工具更安全,更合规。但是要跟踪它们在体内的位置和形状变得更加困难。因此,如果我们能够更轻松地跟踪它们,这将对患者和患者都有很大好处。外科医生。”

研究人员在一个灵活的机器人的尖端中嵌入了一块磁铁,该磁铁可用于人体内部的细微地方,例如大脑的动脉通道。沃森说:“我们使用了一个成长中的机器人,这是一个由非常薄的尼龙制成的机器人,我们像袜子一样将其翻转,然后用一种流体加压,使机器人得以成长。” 由于该机器人柔软且能够随着生长而运动,因此对周围环境的影响很小,因此非常适合在医疗环境中使用。

然后,研究人员使用了非常类似于GPS的现有磁铁定位方法,以开发出可预测机器人位置的计算机模型。GPS卫星对智能手机进行ping操作,并根据信号到达所需的时间,智能手机中的GPS接收器可以确定手机的位置。类似地,研究人员知道磁场应该在嵌入机器人的磁铁周围有多强。它们依靠四个传感器,这些传感器在机器人操作的区域周围小心间隔,以测量磁场强度。基于磁场的强弱,他们能够确定机器人的尖端在哪里。

整个系统,包括机器人,磁铁和磁铁定位装置,售价约为100美元。

森本和沃森又走了一步。然后,他们训练了一个神经网络,以了解传感器正在读取的内容与模型应说明传感器应该读取的内容之间的差异。结果,他们提高了定位精度以跟踪机器人的尖端。

“理想情况下,我们希望我们的本地化工具能够帮助改善这类不断增长的机器人技术。我们希望推动这项研究向前发展,以便我们可以在临床环境中测试我们的系统,并最终将其转化为临床用途,” Morimoto说。

本文为作者 何斌 独立观点,并不代表 我是CIO 立场。

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