연구진, 수술 중 로봇 손가락 안정화 방법 개발

텍사스 A&M 대학교의 연구진은 수술 중 로봇 팔을 안정화하는 새로운 기술을 개발했다. 새로운 연구는 Scientific Reports 저널에 발표되었다.

외과수의 확장으로서의 로봇 손가락

연구진은 사용자가 전기적 현재를 통해 접촉까지의 거리를 정확하게 인식할 수 있음을 보여주었다. 전기적 현재는 작은 nhưng 인식할 수 있는 진동을 일으키고, 사용자는 이러한 진동을 통해 로봇 손가락을 더 정밀하게 제어할 수 있다.

연구진에 따르면, 이 방법은 외과수가 의도하지 않은 부상을 줄일 수 있을 것이다. 로봇을 이용한 수술 중에 이러한 부상이 발생할 수 있다.

Hangye Park는 전기 및 컴퓨터 공학부의 조교수이다.

“로봇 손가락의 하나의 도전은 그것들이 생물학적 조직에 부드럽게 착률힐 수 있을 만큼 정밀하게 제어될 수 있는지 확인하는 것이다”라고 Park는 말했다. “우리의 설계로, 외과수는 직관적으로 로봇 손가락이 접촉까지 얼마나 떨어져 있는지 알 수 있을 것이다. 이 정보를 사용하여, 외과수는 취약한 구조에 정확한 힘으로 터치할 수 있다.”

외과수는 로봇을 이용한 수술 시스템, 또는 원격 로봇 수술 시스템을 사용하여 수술을 수행한다. 외과수는 자신의 손의 움직임으로 로봇 손가락을 제어할 수 있다. 이것은 복잡한 수술을 원격으로 수행할 수 있게 해준다. 또한, 외과수는 더 많은 환자를 치료할 수 있다. 로봇 손가락의 작은 크기 때문에, 작은 절개를 통해 수술을 할 수 있다. 이 기술로, 외과수는 큰 절개를 할 필요가 없다. 큰 절개는 외과수의 손이 환자의 몸에 들어가기 위해 필요한 경우이다.

로봇 손가락을 정밀하게 움직이는 데 중요한 것은 원격 로봇 팔에 부착된 카메라에서 오는 시각 정보의 실시간 스트리밍이다. 이것은 외과수가 모니터를看着 로봇 손가락의 움직임을 제어할 수 있게 해준다. 이것은 외과수가 로봇 손가락의 위치와 서로의 거리를 알 수 있게 해준다.

Park에 따르면, 시각 정보만으로는 손가락의 미세한 움직임을 제어하기에 충분하지 않다. 특히, 손가락이 뇌와 다른 취약한 조직 근처에서 움직일 때는 더욱 중요하다.

“외과수는 실제 손가락의 위치를 모니터에서 로봇 손가락의 상대적인 위치를看着 간접적으로만 알 수 있다”라고 Park는 말했다. “이 간접적인 시야는 실제 손가락의 위치를 정확하게 알 수 없게 하고, 이것은 로봇 손가락을 제어하는 데 영향을 미친다.”

자극 프로브가 장착된 장갑

이 도전을 극복하기 위해, 연구진은 시각적 피드백에 의존하지 않는 거리 정보를 전달하는 대체 방법을 개발했다. 이것은 자극 프로브가 장착된 장갑을 사용하여 이루어진다. 이 장갑은 사용자의 손가락에 다른 주파수의 전기적 현재를 전달한다. 사용자는 이 현재의 주파수를 거리와 연관시킬 수 있다. 테스트 대상이 가까워질수록 현재의 주파수가 증가한다.

이 기술은 사용자의 전기적 현재에 대한 감도에 따라 달라졌다. 즉, 사용자가 더 넓은 범위의 현재에 민감한 경우, 거리 정보는 더 작은 현재의 증가로 전달되었다.

연구진에 따르면, 전기적 현재를 받은 사용자는 접촉력의 약 70%를 줄일 수 있었다. 또한, 사용자는 근처의 표면에 대한 인식이 높아졌다. 한 가지 중요한 관찰은 시각 정보만으로는 근접 정보를 전달하는 것이 약 3배 더 효과적이라는 것이었다.

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Park에 따르면, 새로운 기술은 수술 중의 기동성을 크게 향상시키고, 의도하지 않은 조직 손상을 최소화할 수 있을 것이다.

“우리의 목표는 이 작업에 필요한 적극적인 생각의 부담을 증가시키지 않으면서 근접성 추정을 개선하는 해결책을 개발하는 것이었다”라고 그는 말했다. “우리의 기술이 수술 환경에서 사용할 준비가 되면, 의사는 직관적으로 로봇 손가락이 근처의 구조물로부터 얼마나 떨어져 있는지 알 수 있을 것이다. 이것은 의사가 환자의 수술 결과를 최적화하는 데 필요한 집중력을 유지할 수 있게 해줄 것이다.”