记者 | 佘晓晨
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受到折纸艺术的启发,哈佛大学的研究人员与索尼公司合作,设计了一款极其小巧的外科手术机器人。这款机器人仅有网球般大小,重量与硬币相当。在以往的复杂精细手术中,外科医生需要借助工具,在小切口处插入微型摄像头进行操作,以保障患者和医生双方的安全。众多研究一直在致力于开发能够辅助外科医生执行手术的机器人。
然而,传统的机器人外科医生通常体积庞大,甚至占据整个手术室。对于那些需要精细动作的手术操作,小型机器人显然更为适用。除了体积小之外,这项研究还展示了该机器人如何出色地完成复杂的模拟外科手术任务。相比人类外科医生,该机器人能实现更加精准的操作。
据学院官网介绍,这款微型机器人是由哈佛大学的Robert Wood博士与索尼公司的机器人工程师铃木弘之共同研发的。他们在折纸艺术的启发下,创造出一种名为“mini-RCM”的微型远程操控器,将外科手术机器人技术应用于微观领域。
研究人员指出,在使用特殊层压材料并通过激光切割后,这种微型机器人外科医生能够像创意生日贺卡一样“弹出”,最终形成特定形状。如果不用这种方式,构建如此复杂的三维结构将变得十分困难。
此外,这个机器人比之前学术界开发的其他显微外科手术设备更小、更轻。如图所示,该机器人配备了三个线性致动器(mini-LAs),使其能够上下移动、左右旋转及伸缩。
从材质上看,这款微型机器人采用了一种特殊的陶瓷材料。当这种材料受到电场作用时会发生形变,因此研究团队将基于LED的光学传感器集成到mini-LA中,用于检测并校正移动过程中的偏差,确保其精确完成任务。
初步测试表明,该机器人比人类外科医生拥有更加稳定的手部控制能力,同时在手术操作中表现出更高的精度。在测试中,它甚至能够成功刺穿一条模拟的视网膜静脉,而这条静脉的厚度仅相当于人类头发的两倍左右,并且在操作过程中未造成任何损伤。
铃木先生表示,伍德实验室在制造微型机器人方面拥有独特的技术优势,近年来已推出许多令人印象深刻的创新成果。实际上,他自2018年起便与伍德实验室合作开发小型RCM项目,这是哈佛大学与索尼公司合作的一部分。
此前,哈佛大学已经研发出多种类型的微型机器人,包括由碳纤维材料制成、外装微型芯片的仿生蜜蜂机器人,它们能够在灾难现场执行搜索救援任务。在未来不久的时间里,这些极其微小的机器人或许将真正改变我们的生活。