纖細的蛇形機器人如何為醫生提供挽救生命的新方法

此處描述的“肌腱驅動”連續體機器人在現實生活中的直徑約為 7 毫米，并以長度范圍為 15 至 70 毫米的部分制成。其他型號可能更窄。都表現出觸手狀的運動。

多倫多大學密西沙加分校 Continuum 機器人實驗室主任 Jessica Burgner-Kahrs 和她的團隊正在建造非常細長、靈活和可擴展的機器人，直徑只有幾毫米，用于手術和工業。你可以稱之為“動物學”。

與類人機器人不同，所謂的連續體機器人具有長而無肢的身體——與蛇的身體不同——這使得它們能夠進入難以到達的地方。

考慮一位需要切除腦腫瘤的神經外科醫生。使用傳統的、剛性的手術工具，外科醫生必須沿著直通大腦的路徑到達癌腫塊，并冒著刺穿和損壞重要組織的風險。

密西沙加大學數學和計算科學副教授Burgner-Kahrs 設想有一天，她的一個蛇形機器人在外科醫生的指導下，能夠繞著重要組織走一條蜿蜒的小路，但仍能到達精準的手術部位。以前無法手術的腦腫瘤可能突然變得可以手術了。

“它可以徹底改變手術，”她說。

穿過機器人“身體”的線連接到每個身體部分末端的一個較厚的圓盤上。這些螺紋被拉動以控制機器人的各個部分并將它們彎曲到不同的方向。每個圓盤內的磁鐵以交替極性排列，確保無論機器人段的長度如何，圓盤都保持等距。這有助于機器人根據需要彎曲并以“跟隨引導”運動的方式穿過曲線路徑——蛇狀“身體”跟隨“頭部”的路徑。該實驗室開發了一種夾在兩層硅膠之間的重疊鱗片護套。當在硅膠層之間施加真空時，通常靈活的機器人會變得僵硬。

計算機科學家和機械工程師Burgner-Kahrs說，她的實驗室還在開發更先進的一代連續體機器人，這些機器人配備傳感器并且可以部分地自行駕駛。外科醫生必須使用計算機遠程操作機器人，但機器人會知道如何避開障礙物并識別其目的地。例如，外科醫生可以部署其中一個機器人從腹部收集組織樣本，或者將抗癌藥物直接注射到肺部腫瘤中。

在人體外也有用途。

Burgner-Kahrs 正在開發不同類型的連續體機器人，這些機器人可用于鎖孔手術，與目前的微創手術技術相比，對患者造成的創傷更少。

一個連續體機器人可以滑過噴氣發動機的內部，檢查它是否有損壞。該實驗室正在試驗更加靈巧和可擴展的新形式。最近的一項具有潛在搜索和救援應用的設計靈感來自折紙：它非常輕，并且可以比其他設計拉長 10 倍。

機器人可以配備攝像頭，讓操作員可以看到機器人的位置。可以根據需要安裝微型手術工具，包括鑷子、激光或抽吸裝置。