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美大学电刺激手套 强化手术机器人精准度

美国德州农工大学(Texas A&M University)团队的研究发现,依据传感器提供的距离与施力回馈资料,对操作机器手臂的外科医师手指施以电刺激,有助于强化进行机器人辅助手术的精准度与稳定性。

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使用者从手套电刺激的频率来感知机器人手指跟欲抓取物体间的距离以控制施力。德州农工大学工程学院

根据Medgadget与Texas A&M Today报导,针对复杂、脆弱的人体组织或器官进行手术,外科医师需要精神专注、眼光精准、双手稳定。手术摄影功能让外科医师更清楚监看手术过程,但仅凭视觉回馈的间接方式不易正确判断仪器间的距离,以及仪器跟病患身体组织间的距离,难以精准控制与微调机器手臂的施力与移动。

德州农工大学研究团队的解决方案希望兼顾改善距离估算的正确性,且不会增加外科医师的手术负担,一旦功能完善到适合应用于医疗手术环境,外科医师将能直觉评估机器人手指跟手术位置间的距离,将机器人手指不当施力造成病患损伤的风险极小化,而可专注于最佳化病患的手术结果。

研究团队开发的电刺激手套与系统,可让配戴手套操控机器手臂的外科医师获得触觉的回馈,提供足够精准的仪器间距离,以及仪器跟病患身体组织间距离的感知,从而改善机器手臂施力与移动的精准度与稳定性,解决外科医师操作手术机器人无法完全避免伤及病患脆弱身体组织的问题。

配戴电刺激手套的使用者透过手部动作控制机器人手指,研究团队测试时是以机器手臂夹取一块硬木,硬木块上的传感器会衡量机器手臂按压的力道,机器人手指离接触到硬木块的表面越接近,使用者的指尖就会从手套接收到频率越来越高的轻微电刺激,藉此训练使用者建立电刺激频率强弱与距离远近间的关联。

研究团队在11个测试案例中发现,结合视觉与电刺激的触觉回馈可有效提升距离感知准确性约3倍,进而能精准控制机器人手指的移动与减少施力强度达约70%,实现更加轻柔的触压。此外由于各人对电刺激强度的耐受性不同,研究团队的解决方案也能据以个人化调整电刺激频率的级距,以极大化距离感知的准确性。

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