研究人员开发方法稳定手术中的机器人手指

德克萨斯农工大学的研究人员开发了一种新的外科技术，用于稳定手术中的机器人手臂。该新研究发表在科学报告杂志上。

机器人手指作为外科医生的延伸

研究人员团队证明，用户可以通过使用电流发送到指纹来获得准确的距离感知。电流会产生小但可察觉的振动，用户可以更精确、更准确地控制机器人手指，当操作易碎表面时。

根据研究人员的说法，该方法可以被外科医生用来减少意外伤害，其中一些发生在机器人辅助手术过程中。

Hangye Park是电气和计算机工程系的助理教授。

“机器人手指的一个挑战是确保它们可以被精确控制，以便在生物组织上轻轻着陆，”Park说。“有了我们的设计，外科医生将能够直观地感知他们的机器人手指与接触点的距离，这样他们就可以用恰当的力度触摸易碎的结构。”

外科医生使用机器人辅助手术系统或远程手术系统作为他们自己的身体延伸。然后，他们用自己的手部运动控制机器人手指，这使得复杂的程序可以远程完成。这也使外科医生可以接收更多的患者进行医疗保健，因为机器人手指的尺寸很小，可以进行较小的切口。有了这项技术，外科医生不需要进行大切口，这通常是为了让外科医生的手进入患者的身体而需要的。

精确移动机器人手指的一个关键方面是使用来自远程手术臂上的摄像头的实时视频信息。这需要外科医生观察监视器以匹配他们的手指运动与远程手指运动。这有助于他们找到他们的机器人手指的位置以及它们之间的距离。

根据Park的说法，仅凭视觉信息是不够的，尤其是在手指操作非常接近大脑和其他易碎组织时，精细的手指运动非常重要。

“外科医生只能通过在监视器上看到他们的机器人手指相对于彼此的位置来间接地知道他们实际的手指之间的距离，”Park说。“这种间接的视角降低了他们对自己实际手指之间距离的感知，这反过来又影响了他们控制机器人手指的方式。”

带有刺激探头的手套

为了克服这个挑战，研究人员团队开发了一种替代方法来传递距离信息，这种方法独立于视觉反馈。他们通过使用带有刺激探头的手套来实现这一点，探头将不同频率的电流传递到手指尖。通过这样做，用户可以被训练来将电流脉冲的频率与距离联系起来，随着测试对象越来越近，电流频率会增加。

该技术特定于用户对电流频率的敏感度。这意味着，如果用户对更广泛的电流频率敏感，距离信息将以较小的电流增加来传递。

根据研究人员的说法，接受电脉冲的用户能够将他们的接触力降低约70%，他们对底层表面的接近度有了更高的认识。一个结论性观察是，通过轻微的电脉冲传递的接近度信息比仅凭视觉信息有效三倍。

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根据Park的说法，新的发展可以大大提高手术中的机动性，同时减少意外的组织损伤。

“我们的目标是开发一种可以提高接近度估计的准确性而不增加主动思考负担的解决方案，”他说。“当我们的技术准备好在手术环境中使用时，医生将能够直观地知道他们的机器人手指与底层结构之间的距离，这意味着他们可以专注于优化患者的手术结果。”