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工程師為柔性醫療機器人開發了低成本高精度的類似GPS的系統

加利福尼亞大學圣地亞哥分校的機器人專家開發了一種價格合理,易于使用的系統,可以跟蹤柔性外科手術機器人在人體內部的位置。該系統的性能與當前技術水平相同,但價格便宜得多。當前的許多方法也需要暴露于輻射,而該系統則不需要。

該系統由圣地亞哥加州大學雅各布工程學院機械工程教授Tania Morimoto和機械工程博士學位開發。學生康納·沃森(Connor Watson)。他們的發現發表在2020年4月的IEEE機器人與自動化快報上。

森本說:“連續醫療機器人在人體內部高度受限的環境中確實能很好地工作。”“它們本質上比剛性工具更安全,更合規。但是要跟蹤它們在體內的位置和形狀變得更加困難。因此,如果我們能夠更輕松地跟蹤它們,這將對患者和患者都有很大好處。外科醫生。”

研究人員在一個靈活的機器人的尖端中嵌入了一塊磁鐵,該磁鐵可用于人體內部的細微地方,例如大腦的動脈通道。沃森說:“我們使用了一個成長中的機器人,這是一個由非常薄的尼龍制成的機器人,我們像襪子一樣將其翻轉,然后用一種流體加壓,使機器人得以成長。”由于該機器人柔軟且能夠隨著生長而運動,因此對周圍環境的影響很小,因此非常適合在醫療環境中使用。

然后,研究人員使用了非常類似于GPS的現有磁鐵定位方法,以開發出可預測機器人位置的計算機模型。GPS衛星對智能手機進行ping操作,并根據信號到達所需的時間,智能手機中的GPS接收器可以確定手機的位置。類似地,研究人員知道磁場應該在嵌入機器人的磁鐵周圍有多強。它們依靠四個傳感器,這些傳感器在機器人操作的區域周圍小心間隔,以測量磁場強度?;诖艌龅膹娙?,他們能夠確定機器人的尖端在哪里。

整個系統,包括機器人,磁鐵和磁鐵定位裝置,售價約為100美元。

森本和沃森又走了一步。然后,他們訓練了一個神經網絡,以了解傳感器正在讀取的內容與模型應說明傳感器應該讀取的內容之間的差異。結果,他們提高了定位精度以跟蹤機器人的尖端。

Morimoto說:“理想情況下,我們希望我們的本地化工具能夠幫助改善這類不斷發展的機器人技術。我們希望推動這項研究向前發展,以便我們可以在臨床環境中測試我們的系統,并最終將其轉化為臨床用途。”

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