Эндоскопической роботизированный манипулятор из Гарварда

Гибкие эндоскопы созданы для того, чтобы забираться в самые труднодоступные места организма человека. Не любопытства ради — а для пользы пациента. Но чтобы ни увидел хирург, используя эндоскоп, извлечь это что-то или отрезать при помощи того же эндоскопа он не может. Поэтому приходится заходить с другой стороны, и в прямом и в переносном смысле, забираясь в организм человека через разрезы на его теле.

Группа ученых из Гарварда решила совместить эндоскоп с роботизированной рукой, чтобы получить возможность проводить операции прямо «на месте», если так можно выразиться. У манипулятора есть несколько режимов свободы, а также возможность удалять определенные объекты или ткани. Манипулятор скрывается в эндоскопе, пока тот идет к цели. И как только нужное место достигнуто, наступает роль роборуки.

Вообще говоря, мягкие роботы находят свое применение во многих отраслях науки, техники, медицины. Особенности их конструкции таковы, что медик (ведь речь сейчас о медиках) могут использовать их с высокой степенью эффективности внутри тела человека. Правда, возможности роботов ограничены.

«На миллиметровом уровне мягкие устройства действительно становятся мягкими, так что они не могут повредить какую-то ткань, но и не могут проводить операции с этой тканью. Это ограничивает область применения мягких микросистем для выполнения медицинских работ. Вопрос в том, сможем ли мы создать мягких роботов, которые смогут развивать достаточные усилия, не угрожая при этом безопасности», — комментирует ситуацию Томаццо Ранцани, один из разработчиков проекта.

Команде удалось создать рабочую модель манипулятора, используя достаточно прочный и упругий «скелет», окруженный мягкими материалами. Ученые говорят, что при создании своей роборуки они руководствовались принципами создания оригами — фигурок из бумаги. Как и говорилось выше, манипулятор может добираться до цели, там принимать совершенно другую форму, выталкивая, собственно, манипулятор. После этого хирург может проводить нужные ему операции.

Для приведения всей системы в движение ученые решили использовать актуаторы, которые работают на воде. Они соединяются с прочными компонентами скелета при помощи химических связей, так что дополнительные клеевые крепления (или крепления других типов) не нужны. Есть в списке инструментов манипулятора и присоска, которая работает по тому же принципу, что и присоски у головоногих моллюсков. Тестовую операцию ученые провели в искусственном пищеводе, используя ткани свиньи. Эксперимент прошел удачно, манипулятор, не повредив нежную ткань, выполнил операцию, все сделано в лучшем виде.

Последняя версия манипулятора оказалась способной проводить операции с миниатюрными объектами, размер которых не превышает нескольких миллиметров. Кроме прочих элементов, роборука оснащена сенсором обратной связи, чтобы хирург, проводя операцию или обследование больного, мог получать представление о необходимом для выполнении какой-либо процедуры усилии. А это может стать одним из условий успешного проведения операции.

В дальнейшем специалисты планируют провести операцию уже в реальных условиях, но, скорее всего, не на человеке, а на животном. «Наша технология позволяет разрабатывать мягких роботов небольшого размера, которые нужны в медицине».

Мягкие роботы нужны не только в медицине, но и на производстве. Относительно недавно ученые из Научно-технического университета Китая показали мягкий пневматическй манипулятор, который внешне напоминает гусеницу. Кстати, эта система также была разработана совместно с учеными из Гарварда.

Робот такого типа умеет захватывать и переносить различные объекты, причем даже тяжелые, следовать за указкой и выполнять другие задачи. В будущем китайцы планируют обучить своего робота не только захватывать, но и использовать инструменты, передавая их на определенное расстояние.