多种传感器技术在未来手术机器人中的精确应用

触觉传感器、加速度计和陀螺仪等传感器都将提高手术机器人的精确性和稳定性。

  未来有一天,在手术室里,机器人的身影可能无处不在。但欧盟自动化公司的马克·霍华德(Mark Howard)表示,我们距离看到这一点还有“数年的时间”。

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  随着未来几年技术的进步,有望彻底改变医疗领域,外科机器人市场有望在不断变化的医疗行业占据相当大的份额。由于电子和设计工程师不断获得新成就,我们看到能够实现微创手术的精密机器人数量有所增加,而且这些机器人越来越多地被广泛应用于各种手术中。

  不过,这些微创和更“基本”的手术只是开始,如果机器人能够取代那些在更复杂的手术中出错的人类外科医生呢?这可能会更令人期待。

  手术机器人的未来

  许多行业专家和评论员,包括工业自动化设备供应商欧盟自动化公司(EU automation)的马克•霍华德(Mark Howard)都认为,手术机器人的未来是一个现实的未来。未来,以人工智能、机器学习和数据采集的融合为特征,机器人辅助手术将继续在医疗保健的关键领域领先。

  马克•霍华德(Mark Howard)表示,目前,在机器人辅助手术中,医生们坐在一个控制器后面,一边进行微创手术,一边操作电脑仪器。现在,科学家们有潜力利用人工智能和改进的连通性,使机器人手术更精确、更方便。制造商认为需要使用深度学习数据来实现自动化,而不是由不知道所有场景的工程师编程的行为。由于这些数据,人工智能可以确定手术过程中的模式,以提高最佳实践和机器人的控制精度。

触觉传感器可以放置在所谓的“智能手套”中,以创建人机界面(HMI)。图为:适用于多种应用的基于手套的HMI的示意图。.jpg

  触觉传感器可以放置在所谓的“智能手套”中,以创建人机界面(HMI)。图为:一个基于手套的人机界面图,用于多种应用。

  多种传感器技术的应用

  此外,通过使用触觉传感器来测量所施加的力,可实现新的功能,如触觉感知,可以让外科医生从一个完全独立的位置看到和“感觉”身体组织。由于控制回路稳定性等方面的挑战,触觉反馈一直未被使用。在设计工程师能够完善它之前,其他的解决方案,如触觉设备和音频间接传递触觉信息正在被使用。

  除了触觉传感器外,其他传感器,如用于位置跟踪的加速度计和陀螺仪、用于运动控制的扭矩传感器,将通过提高精度和可靠性,帮助机器人辅助技术取得长足进步。有了足够的创新,外科机器人可以用来完成人类无法完成的任务。

  马克•霍华德(Mark Howard)解释:“例如,具有高功率计算能力和亚毫米精度的柔性机器人将能够执行微创手术、控制复杂仪器、并在人体内外科医生无法进入的空间中导航。这些机器人还可以执行其他高级任务,比如依靠患者的医疗数据和成像信息,在自我导航时在体内创建实时3D地图。”

  他承认,尽管这听起来很令人兴奋,但“我们还有好几年的时间”才能看到机器人执行任何程序。

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