Hvordan en slank, slangelignende robot kunne give læger nye måder at redde liv på

Jessica Burgner-Kahrs, direktøren for Continuum Robotics Lab ved University of Toronto Mississauga, og hendes team bygger meget slanke, fleksible og strækbare robotter, nogle få millimeter i diameter, til brug i kirurgi og industri. Du kan kalde det "zoobotik".

I modsætning til humanoide robotter har de såkaldte kontinuum-robotter lange, lemmerløse kroppe – ikke ulig en slanges – som giver dem adgang til svært tilgængelige steder.

Overvej en neurokirurg, der skal fjerne en hjernetumor. Ved at bruge et traditionelt, stift kirurgisk værktøj skal kirurgen nå kræftmassen ved at følge en lige vej ind i hjernen og risikere at stikke igennem – og beskadige – vitalt væv.

Burgner-Kahrs, som er lektor i matematiske og beregningsvidenskabelige videnskaber ved U of T Mississauga, forestiller sig en dag, hvor en af ​​hendes slangelignende robotter, guidet af en kirurg, ville være i stand til at tage en snoet vej rundt om det vitale væv, men stadig nå præcise operationssted. Tidligere inoperable hjernetumorer kan pludselig blive operable.

"Det kan revolutionere operationen," siger hun.

Burgner-Kahrs, en datalog og maskiningeniør, siger, at hendes laboratorium også udvikler en mere avanceret generation af kontinuumsrobotter, der er udstyret med sensorer og delvist kan styre sig selv. En kirurg ville skulle fjernbetjene robotten med en computer, men robotten ville vide, hvordan man undgår forhindringer og genkender dens destination. En kirurg kunne indsætte en af ​​disse robotter til at indsamle en vævsprøve fra maven, for eksempel, eller injicere et kræftlægemiddel direkte i en tumor i lungerne.

Der er også anvendelser uden for den menneskelige krop.

En kontinuumrobot kunne glide gennem det indre af en jetmotor og inspicere den for skade. Laboratoriet eksperimenterer med nye former, der er endnu mere behændige og strækbare. Et nyere design med potentielle søge- og redningsapplikationer er inspireret af origami:det er meget let og kan forlænges op til 10 gange længere end andre designs.

Næste generations kontinuumsrobotter

For at udvikle robotter, der kan bruges sikkert i en række medicinske og andre applikationer, sigter Burgner-Kahrs på at besvare følgende spørgsmål:

• Hvordan kan vi kontrollere kontinuum-robotter, så de bevæger sig endnu mere præcist gennem begrænsede og snoede miljøer?
• Hvordan kan vi designe en mere intuitiv grænseflade mellem menneske og robot? Kan vi opnå en fuldstændig autonom robot?
• Hvordan kan vi bruge flere kontinuumsrobotter i tandem til at fuldføre en opgave i fællesskab?

Hvordan en slank, slangelignende robot kunne give læger nye måder at redde liv på