Anmeldelsespapir:Små biohybride robotter til intelligent medicinafgivelse

En gennemgang af videnskabsmænd ved Zhejiang University opsummerede udviklingen af ​​kontinuumrobotter ud fra aspekterne design, aktivering, modellering og kontrol. Det nye reviewpapir, offentliggjort den 26. juli i tidsskriftet Cyborg and Bionic Systems , gav et overblik over de klassiske og avancerede teknologier i kontinuum-robotter, sammen med nogle udsigter, der hurtigst muligt skal løses.

"Nogle kontinuumrobotter i lille skala med nye aktiveringsmetoder bliver bredt undersøgt inden for interventionel kirurgisk behandling eller endoskopi, men karakteriseringen af ​​deres mekaniske egenskaber er stadig et andet problem," forklarede studieforfatter Haojian Lu, professor ved Zhejiang Universitet.

For at realisere miniaturiseringen af ​​kontinuum-robotter er mange banebrydende materialer blevet udviklet og brugt til at realisere aktiveringen af ​​robotter, hvilket viser unikke fordele. Kontinuumsrobotterne indlejret med mikromagnet eller lavet af ferromagnetisk kompositmateriale har nøjagtig styreevne under et eksternt kontrollerbart magnetfelt; Magnetisk bløde kontinuumrobotter kan derimod opnå små diametre, op til mikronskalaen, hvilket sikrer deres evne til at udføre målrettet terapi i bronkier eller i cerebrale kar.

Det er dog svært for magnetisk bløde kontinuum-robotter at bevare stabiliteten under ydre kræfter, og de små stive magnetspidser risikerer at falde af inde i kroppen under drift. For at opnå sikrere og mere pålidelig kontrol bruges formhukommelsesmaterialer til at drive kontinuumrobotten og til kardiovaskulær undersøgelse og nasopharyngeal administration. Den vigtigste fordel ved dette selvdeformerende materiale er, at det giver forlængelse, bøjning og vridning af hovedstammen og kan opnå overordnet aktivering, mens den bibeholder en lille skala, men dets iboende hysterese gør det vanskeligt at opnå hurtig reaktion og præcis positionering ved samme tid, og den har en lav belastningskapacitet og ret kompleks rørledningsføring.

I betragtning af de ikke-lineære deformationer forårsaget af aktivering, materialeelasticitet og følsomhed over for kontakt med omgivelserne, står kontinuumrobotter over for store udfordringer i præcis analytisk modellering.

En af de store udfordringer ved modellering er at forenkle modellerne og kompromittere forholdet mellem beregningskompleksitet og modelnøjagtighed.

På samme måde er kontrolproblemet også en stor udfordring for kontinuum-robotten. Udfordringen er at finde den korrekte aktiveringsværdi for at nå den ønskede tilstand for at udføre en given opgave. Modelbaseret styring er meget afhængig af den præcise modellering af kontinuumrobotten og sensorernes perceptionsnøjagtighed. Derudover bruges fjernbetjening ofte til at styre kontinuumrobotten på det medicinske område.

"Forskningsfeltet for kontinuumrobotter har gjort store fremskridt, men der er stadig nogle problemer, der skal løses, herunder miniaturisering, mere kraftfuld perception og den stabile simuleringsmotor," sagde Lu. + Udforsk yderligere

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