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美大學電刺激手套 強化手術機器人精準度

혁신적인 기술 2020-05-22

美國德州農工大學(Texas A&M University)團隊的研究發現,依據感測器提供的距離與施力回饋資料,對操作機器手臂的外科醫師手指施以電刺激,有助於強化進行機器人輔助手術的精準度與穩定性。

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使用者從手套電刺激的頻率來感知機器人手指跟欲抓取物體間的距離以控制施力。德州農工大學工程學院

根據Medgadget與Texas A&M Today報導,針對複雜、脆弱的人體組織或器官進行手術,外科醫師需要精神專注、眼光精準、雙手穩定。手術攝影功能讓外科醫師更清楚監看手術過程,但僅憑視覺回饋的間接方式不易正確判斷儀器間的距離,以及儀器跟病患身體組織間的距離,難以精準控制與微調機器手臂的施力與移動。

德州農工大學研究團隊的解決方案希望兼顧改善距離估算的正確性,且不會增加外科醫師的手術負擔,一旦功能完善到適合應用於醫療手術環境,外科醫師將能直覺評估機器人手指跟手術位置間的距離,將機器人手指不當施力造成病患損傷的風險極小化,而可專注於最佳化病患的手術結果。

研究團隊開發的電刺激手套與系統,可讓配戴手套操控機器手臂的外科醫師獲得觸覺的回饋,提供足夠精準的儀器間距離,以及儀器跟病患身體組織間距離的感知,從而改善機器手臂施力與移動的精準度與穩定性,解決外科醫師操作手術機器人無法完全避免傷及病患脆弱身體組織的問題。

配戴電刺激手套的使用者透過手部動作控制機器人手指,研究團隊測試時是以機器手臂夾取一塊硬木,硬木塊上的感測器會衡量機器手臂按壓的力道,機器人手指離接觸到硬木塊的表面越接近,使用者的指尖就會從手套接收到頻率越來越高的輕微電刺激,藉此訓練使用者建立電刺激頻率強弱與距離遠近間的關聯。

研究團隊在11個測試案例中發現,結合視覺與電刺激的觸覺回饋可有效提升距離感知準確性約3倍,進而能精準控制機器人手指的移動與減少施力強度達約70%,實現更加輕柔的觸壓。此外由於各人對電刺激強度的耐受性不同,研究團隊的解決方案也能據以個人化調整電刺激頻率的級距,以極大化距離感知的準確性。


出處:https://www.digitimes.com.tw/tech/dt/n/shwnws.asp?id=0000584367_ROO4PBG95HQ86B8O9NE6U

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