Консалтинговая группа "Текарт" - центр компетенции "Робототехника".

Подробнее...
Основное меню
Категории новостей
Логотип

Мягкое роботизированное щупальце, управляемое с помощью активного охлаждения

За последние десятилетия роботизированные системы становятся все более совершенными, улучшаясь как в плане точности, так и в плане возможностей. Это постепенно способствует частичной автоматизации некоторых хирургических и медицинских процедур.

Исследователи из Университета Цинхуа разработали мягкое роботизированное щупальце, которое потенциально может быть использовано для повышения эффективности некоторых стандартных медицинских процедур. Это устройство, представленное в журнале IEEE Transactions on Robotics, управляется с помощью их нового алгоритма управления вместе с так называемым активным охлаждением сплава с памятью формы.

"Однажды врач-нейрохирург пришел в нашу лабораторию и спросил о возможности разработки для него мягкого, управляемого катетера, который поможет ему при проведении нейрохирургических операций, - рассказывает Хуэйчан Чжао, один из исследователей. - Он хотел бы, чтобы этот мягкий катетер был чрезвычайно безопасен для окружающих и мог изгибаться в разные стороны с помощью пульта дистанционного управления. Исходя из этих требований, мы разработали мягкое роботизированное щупальце".

Первоначальный прототип, созданный Чжао и его коллегами, имел два ключевых ограничения. Первое - он двигался слишком медленно, а второе - его движения было трудно контролировать, особенно при наличии внешних возмущений.

Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи создали контроллер, основанный на двух стратегиях управления для изгибающего и поворотного движения соответственно, а также на стратегии активного охлаждения материалов с памятью формы, что позволит им лучше контролировать движения своих роботов. Основная цель этого контроллера - ускорить скорость приведения в действие роботизированного щупальца и улучшить его управляемость, так как это, в свою очередь, может облегчить его применение в реальном мире.

"Наше щупальце приводится в действие путем нагрева/охлаждения трех пружин из сплава с памятью формы, - рассказывает Синь Ань, другой исследователь. - Эти пружины сжимаются/удлиняются при нагревании/охлаждении соответственно, что заставляет щупальце изгибаться в разных направлениях под разными углами. Мы использовали несколько камер и маркеров, закрепленных на роботизированном щупальце, для определения состояния изгиба щупальца в реальном времени, а также контроллер обратной связи для подачи команд и управления деформацией щупальца в нужном направлении и под нужным углом".

Пружины, управляющие роботизированным щупальцем команды, имеют высокую плотность энергии. В результате, щупальце может быть адаптировано для того, чтобы быть легким и компактным, что может лучше подойти для некоторых медицинских применений.

Исследователи протестировали свою систему в серии экспериментов, где они дистанционно управляли ею для сканирования изображений комнаты с помощью встроенной камеры. Они обнаружили, что система достигла многообещающих результатов, поскольку она могла выполнять различные сгибательные движения эффективно и быстро.

"Роботизированное щупальце было успешно приведено в действие умными материалами и сформировало довольно мягкий, ловкий и управляемый манипулятор, - пояснил Чжао. - Это означает, что в будущем мы сможем создать роботизированную руку, катетер или эндоскоп из мягких материалов с характеристиками, аналогичными тем, которые достигаются при использовании жестких аналогов".

Хотя исследователи до сих пор испытывали роботизированное щупальце только в лаборатории, со временем они надеются испытать его в клинических условиях, используя для проведения реальных операций. Для этого они сейчас работают над улучшением возможностей приведения в действие, восприятия и управления своей системы.

Комментарии

(0) Добавить комментарий

Ищите команду разработчиков? Не можете найти робота для своих нужд? Пишите нам!

Для обратной связи укажите ваш E-mail, он будет доступен только администратору. Так вы сможете оперативно узнать, когда ответ на ваш вопрос будет опубликован