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新控制器简化了机器人辅助手术
2020年02月27日    阅读量:447    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

东京工业大学的科学家为机器人手术中使用的机器人手臂设计了一种新型控制器。该控制器将市售机器人系统中使用的两种不同类型的抓持结合在一起,以利用两者的优势。

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机器人辅助手术通常使用涉及主从配置的外科手术机器人系统执行,其中“主”是外科医生操纵以控制机械臂的控制器设备中国机械网okmao.com。这样的系统通过滤除手部震颤并将其手部动作缩放为较小的动作,从而提高了外科医生的灵活性和准确性。它们还降低了常见手术并发症(如手术部位感染)的风险。


然而,机器人辅助手术有其自身的缺点,特别是对于进行手术的人。机器人外科医生有时会在手术过程中感到身体不适,手指疲劳很常见。这种不适与他们握住主控制器的方式有关。通常使用两种类型的手柄来控制外科手术机器人:“捏紧手柄”和“电动手柄”。捏紧手柄已在常规手术中使用了多个世纪。它涉及使用拇指,中指和食指来实现高精度运动。另一方面,电动手柄包括用整个手抓住手柄,更适合于有力的工作和较大的运动。


由于捏握会在手和手指的某些肌肉上施加压力,因此更容易引起疲劳。而且,尽管电动握柄似乎并未引起这种不适,但它的控制精度较差。因此,在由捏握引起的不适和对动力握柄的精细控制的缺乏之间存在折衷。


东京工业大学(Tokyo Tech)的研究人员Solmon Jeong和Kotaro Tadano博士找到了解决此问题的方法。在《国际医学机器人与计算机辅助外科杂志》上发表的一项研究中  ,研究人员推测可以设计出一种结合了两种抓握方式的主控制器。Tadano博士说:“在机器人手术中,两种传统的抓持方法的局限性与每种抓持类型的优缺点密切相关。因此,我们想研究一种联合抓持方法是否可以改善机器人手术中的操纵性能,因为这可以利用两种夹持类型的优点,同时弥补它们的缺点。”


研究人员设计了一个带有模块化主控制器的机器人手术系统,该主控制器可以进行调整以采用捏紧,电动或组合抓紧方式。该系统通过定点实验进行了测试,其中有15名参与者必须控制机械臂,以在最短时间内将针尖带入目标孔而不会碰到障碍物。针对每种握持类型测试了各种条件,例如使用手臂和掌托,使用手柄,握持类型以及捏握动作。研究结果表明,组合的抓地力在指向性实验的各个方面产生了更好的性能,包括失败的次数(触摸障碍物),所需的时间以及为达到目标而进行的动作的总长度。许多参与者还报告说比其他两种方法更喜欢组合抓握方法,


“用于机器人手术的主控制器的操纵方法在直观性,舒适性,精确性和稳定性方面具有重大影响。除了能够进行精确的操作外,一种舒适的操纵方法还可以使患者和外科医生受益。”多田野


标签:今日头条机械应用技术中心机器人特种机器人配件与装备
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