Робот, размером с теннисный мяч, справляется с хирургическими задачами в микромасштабе

Роботы стали играть важную роль в хирургии, позволяя врачам выполнять различные процедуры на новом уровне точности и контроля. Новое устройство, разработанное в Гарвардском университете, может предоставить врачам еще больше возможностей для решения самых тонких хирургических задач на микроуровне.

Новый робот, разработанный профессором института Вайса Робертом Вудом и инженером по робототехнике Хироюки Сузуки из Sony, имеет размеры, примерно равные теннисному мячу. В основе его конструкции лежит платформа в виде параллелограмма, к которой прикреплены три линейных исполнительных механизма, позволяющих роботу вращаться, двигаться вверх и вниз, а также выдвигать и убирать прикрепленный инструмент.

При его создании разработчики использовали подход оригами, японского искусства складывания бумаги. В рамках подхода для создания платформы материалы накладывались друг на друга, а затем после лазерной резки приняли форму параллелограмма. Миниатюрные актуаторы устройства состоят из пьезоэлектрического керамического материала, который деформируется под действием электроимпульса и тем самым приводит конструкцию в движение, а оптические датчики обеспечивают движение элементов устройства по заданным траекториям.

Разработанный робот имеет намного меньшие размеры по сравнению с используемыми в настоящее время устройствами, которые могут занимать целую комнату. В одном из тестов команда с помощью робота имитировала движение человеческой руки при дистанционной телеоперации. Для оценки точности устройства ученые вручную с помощью микроскопа нарисовали миниатюрный квадрат, размером менее кончика шариковой ручки, а затем повторили рисунок с помощью робота. В итоге устройство оказалось на 68% точнее человека.

В следующем эксперименте, моделирующем хирургическую процедуру при которой хирург вводит лекарство в вены глазного яблока, команда имитировала этот процесс с помощью силиконовой трубки, размеры которой были всего вдвое толще человеческого волоса. Робот смог аккуратно проткнуть трубку с помощью прикрепленной иглы и не повредить ее.

Увидеть робота в действии можно на видео ниже. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Machine Intelligence.