|
Усовершенствованное осязание для роботов и протезов
|
|
|
|
Благодаря пандемии COVID-19 все больше людей обращаются к телемедицине или дистанционным системам для диагностики проблем со здоровьем. На волне этого сдвига исследователи из Университета науки и технологии Китая создали мягкий роботизированный “палец” с улучшенным чувством осязания, который может совершать обычные визиты к врачу и находить аномальные образования и другие заболевания. Их результаты были опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science.
|
|
|
|
Этот роботизированный палец открывает новые возможности для исследований, в том числе позволяет проводить более продвинутую диагностику заболеваний, таких как ранние стадии рака молочной железы, выявлять эти проблемы на ранней стадии, что повышает шансы на успешное лечение. Этот тип роботов также может сделать посещение кабинета врача менее неудобным или инвазивным во время медицинских осмотров.
|
|
|
|
“Благодаря дальнейшему развитию, направленному на повышение эффективности, мы также считаем, что ловкая рука, состоящая из таких пальцев, может выступать в роли ”рободоктора" в больнице будущего, подобно врачу", - сказал Хонгбо Ван, исследователь, специализирующийся на сенсорных технологиях в Университете науки и техники Китая и один из основателей компании. авторы исследования. “В сочетании с машинным обучением можно добиться автоматического роботизированного обследования и диагностики, что особенно полезно для этих неразвитых районов, где ощущается серьезная нехватка медицинских работников”.
|
|
|
|
|
|
|
Потребность в нежном прикосновении
|
|
|
|
Потребность в деликатном обращении в медицине уже давно вызывает беспокойство. Хотя жесткие роботизированные пальцы уже существуют, эксперты выражают обеспокоенность по поводу их способности выполнять сложные задачи, необходимые в клинических условиях, не причиняя вреда пациентам и не доставляя им неудобств. Некоторые эксперты обеспокоены тем, что негнущийся палец робота может даже разорвать шишки, которые они обнаружат во время обследования.
|
|
|
|
Чтобы преодолеть эту проблему, другие исследователи разработали легкую, мягкую робототехнику, имитирующую движения человеческих рук. Однако эти предыдущие устройства не могли воспринимать сложные свойства объектов так, как это делают человеческие пальцы.
|
|
|
|
“Несмотря на значительный прогресс, достигнутый за последнее десятилетие, большинство мягких пальцев, описанных в литературе, по-прежнему имеют существенные недостатки по сравнению с руками человека”, - пишут авторы в своей статье, указывая на то, что пальцы роботов еще не были подготовлены к сценариям “реального мира”.
|
|
|
|
Создание мягкой, но чувствительной руки
|
|
|
|
Исследовательская группа разработала простое устройство, разделенное на две части и оснащенное проводящими волоконными катушками. Одна катушка намотана на каждую воздушную камеру приводов изгиба устройства (компонентов, отвечающих за движение), а скрученное жидкометаллическое волокно закреплено на кончике пальца.
|
|
|
|
Измеряя изменения электрического тока устройства, команда исследователей могла в режиме реального времени отслеживать степень сгибания пальца и силу, приложенную к его кончику, что позволяло устройству эффективно определять свойства объекта.
|
|
|
|
Чтобы проверить чувствительность устройства, исследователи сначала прикоснулись пером к кончику его пальца.
|
|
|
|
“На увеличенном изображении четко видно изменение сопротивления, что указывает на его высокую чувствительность при измерении силы”, - пояснили авторы.
|
|
|
|
Дальнейшие испытания включали в себя постукивание и надавливание на кончик пальца стеклянной палочкой с одновременным многократным сгибанием пальца. Датчики в устройстве успешно и точно измерили тип и величину приложенной силы. Чтобы оценить медицинские возможности пальца, исследователи прикрепили его к роботизированной руке. Они наблюдали, как он идентифицировал три образования, помещенные в большой силиконовый лист, и надавил на них, как врач. Кроме того, палец нашел артерию на запястье участника и измерил пульс.
|
|
|
|
“Люди могут легко распознать жесткость различных предметов, просто нажав на нее пальцем”, - отмечают авторы исследования. “Аналогичным образом, поскольку [устройство] обладает способностью ощущать как деформацию при изгибе, так и усилие на кончике пальца, оно может определять жесткость, аналогичную нашей человеческой руке, простым нажатием на объект”.
|
|
|
|
Устройство даже продемонстрировало свою универсальность, набрав слово “привет” на клавиатуре и продемонстрировав свою способность имитировать движения рук человека.
|
|
|
|
Заглядывая в будущее, исследователи планируют добавить больше датчиков и повысить гибкость суставов пальцев, что позволит им двигаться в нескольких направлениях, подобно человеческому пальцу.
|
|
|
|
“Мы надеемся создать интеллектуальную, ловкую руку вместе с сенсоризованной искусственной мышцей, управляемой роботизированной рукой, чтобы имитировать беспрецедентные функции и тонкие манипуляции человеческих рук”, - добавил Ван.
|
|
|
|
Источник
|
