機器人已經是制造業和其它重復勞動中的標準配置。并且機器人市場的需求正在轉向,從過去的工業領域轉向民生領域。特別是醫療、養老和教育行業,對于智能服務機器人的需求非常迫切,服務機器人在這些行業的應用將會很有市場前景。 隨著我國進入老齡化,醫療、護理和康復的需求不斷增加,同時由于人們對生活品質追求的提高,使得醫療不管在質上還是量上都要滿足更高水準的要求。另一方面,醫護人力相對缺乏,醫療及健康服務機器人具有巨大的發展潛力。而在醫療應用環境中,機器人的出色表現是需要過硬的技術來支撐的?!?/span>
那么醫療機器人的最新強大的技術支持有哪些呢?
一、機器人構型優化設計技術
醫用機器人既然叫機器人,那就離不開機器人的基礎理論和關鍵技術,包括機構、控制、傳感、人機交互、遙操作和材料等等,這方面和傳統機器人沒有太大差別。設計時要擺脫傳統工業機器人的“影子”,實現輕量化、精密、靈巧機器人機構構型創新設計。
機器人結構優化方面主要技術手段主要有以下三類:
(1) 尺寸優化. 尺寸優化不是對結構形式、材料屬性等做改變,而是以結構的長度、截面積等作為優化變量;
(2) 形狀優化. 形狀優化主要是對結構的內部、外部形狀進行優化設計,改變整體結構形式;
(3) 拓撲優化. 拓撲優化作為一種迅速發展的新型結構優化技術,在結構的概念設計階段就可以將結構所需要的性能作為約束變量,結合數學中的最優化理論,得到最優化的結構設計。 前兩種發展較早,目前已比較成熟。拓撲優化是目前連續體結構優化的研究熱點之一,是建立在力學、拓撲學和計算機技術等基礎上的結構優化理論。連續體的結構拓撲優化方法包括均勻化方法、密度法、變厚度法、拓撲函數描述方法等。
無論是哪種機器人都不離開數控加工,越先進的醫療機器人對高精尖精密零件加工要求就越高,東莞兆恒機械深耕高端精密加工行業19年,擁有進口設備群多達240臺,公司擁有ISO9001、ISO13485、ISO14001、IATF16949體系認證,高新技術企業稱號,并于2022年榮獲專精特新企業稱號。無論哪種醫療機器人精密零件加工,兆恒機械都能為您的產品保駕護航,兆恒集團基于年均 20年的多國籍技術管理團隊和高端的進口硬件設備群,及執行嚴謹的質量管理系統得以保駕護航,受到行業客戶持續的信賴好評和同步戰略發展。兆恒機械歡迎廣大客戶前來洽談業務,我們將竭誠為您服務!
二、系統集成技術
醫用機器人有“醫用”的特殊內涵,要求安全有效。系統集成時一定要面向具體的手術流程需求,考慮手術室如何應用,注意人機功效學的研究。如果醫生不接受你的系統,你理論工作做得再好、技術再先進也不可能得到推廣應用,所以醫用機器人更強調“醫生-機器人-患者”三者的共融。
三、遠程手術技術
目前成功的手術機器人大多是主從操作式機器人,未來的趨勢是遠程手術,因此遙控操作和遠程手術技術也是大家看重的。
四、手術導航技術
基于機器人系統的3D手術規劃,利用醫學影像實時重建及融合處理和手術機器人高精度3D跟蹤定位及可視化技術,實現術中實時標定及配準。
五、軟體機器人技術
軟體機器人技術是現在比較流行的一項技術,未來在醫療領域的前景也是非常好的,如輸尿管鏡機器人在泌尿外科是非常有前景的。
六、輔助介入治療技術
20世紀90年代以來,介入治療迅速發展,該技術是在醫學影像如CT、MRI、US、X射線等的引導下,將特制的導管、導絲等精密器械,引入人體,對體內病態進行診斷和局部治療。該技術為許多以往臨床上認為不治或難治之癥,開辟了新的有效治療途徑。介入治療的醫生把導管或其它器械置入到人體幾乎所有的血管分支和其它管腔結構消化道、膽道、氣管、鼻腔等以及某些特定部位,對許多疾病實施局限性治療,該技術還特別適用于那些失去手術機會或不宜手術的肝、肺、胃、腎、盆腔、骨與軟組織惡性腫瘤。
介入治療具有不開刀、創傷小、恢復快、療效好、費用低等特點。有的學者甚至將介入與內科、外科并列稱為三大診療技術。
目前介入治療方法也存在一定的問題,例如大部分介入治療是在傳統的二維影像中完成的,這就造成對病灶靶點的定位不夠準確,影響介入治療的效果;醫生長時間暴露在X射線、CT等放射性的輻射下,對醫生健康造成了傷害;由于沒有對手術器械的定位,醫生往往不能一次性將手術器械準確置入病灶靶點,需要在影像的指導下逐步置入目標靶點,降低了手術的效率;由于手部運動的局限性以及長時間準確把握手術工具都會使醫生感到非常疲勞,而由于疲勞和人手操作不穩定等因素會影響手術質量;同時介入治療的技巧性高,只有經驗豐富的醫生才能進行,不易被一般醫生所掌握,限制了這項技術的廣泛應用。
介入治療的關鍵是將精密的手術器械準確地置入到病灶靶點以達到治療的目的,這就需要解決治療前的科學設計、治療中的準確定位、穩定穿刺和器械扶持等難題。機器人輔助系統是解決上述傳統的介入治療問題的重要途徑。機器人輔助系統是利用計算機技術分析醫學影像信息,在構建三維空間坐標的基礎上應用醫用機器人實現精確定位和輔助操作。從而使介入技術與機器人定位準確、狀態穩定、靈巧性強、工作范圍大及操作流程規范化等優勢相結合,減少治療中的人為因素,使介入治療更為精確、靈巧與安全,克服完全依賴于醫生的經驗。
七、醫療與互聯網大數據
由于新技術的出現,醫用機器人也需要與時俱進,包括數字醫療、移動醫療、穿戴式醫療和遠程醫療。這種趨勢也越來越明顯了,日本的Pepper機器人把云計算和大數據利用起來以后可以很好地在情感陪護方面介入進去,這也是未來的一個發展趨勢。
在機器人基礎技術領域方面醫療機器人和傳統機器人沒有太大差別。但醫療機器人最大的特點是其工作過程中需要與人(醫生、患者)進行大量的協同交互,因此需要依據其自身使用特性對其進行設計上的優化,如手術機器人需要考慮非結構化的手術室環境對機器人工作空間的約束,假肢外骨骼機器人需要足夠靈敏度和盡量小的重量,輸尿管鏡機器人產生對新型軟體機器人技術發展的需要,腔鏡手術機器人需要盡量減小其工作范圍以降低其對手術者的傷害,因此設計時要擺脫傳統工業機器人的“影子”,實現輕量化、新型、精密、靈巧機器人機構構型創新設計。
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