mga medikal na robot. Ang Pitong Pinapangako na Suporta sa Espesyalista ng Medikal Robots at Mga Assistive Robot

Sa aking huling post tungkol sa telemedicine, may nabanggit na Da Vinci robot surgeon, kung saan humigit-kumulang 1000 ang na-install sa mundo noong 2010. Ngunit ito ay malayo sa tanging tagumpay ng robotics na ginagamit sa medisina.

Sa anong mga lugar at bakit ginagamit ang mga robot? Sa operasyon, bilang tagapag-alaga para sa mga bata at matatanda, sa telemedicine, at maging sa paghahatid ng gamot. Higit pa sa detalye - tanong ko sa ilalim ng habrakat.

RIBA

Noong 2009, ipinakilala ang RIBA II. Ang bersyon na ito ng robot ay maaaring direktang kunin ang mga pasyente mula sa sahig, samantalang ang unang robot ay maaari lamang kunin ang mga ito mula sa isang wheelchair o kama. Gayundin, ang kapasidad ng pagkarga ay tumaas sa 176 pounds, iyon ay, mga 80 kg, na 41 pounds, o 18.5 kg higit pa kaysa sa unang bersyon.

Bakit kailangan pa ng mga Hapon ang ganoong robot? Ito ay tungkol sa mahabang buhay. Sa Japan, pagsapit ng 2015, ang bilang ng mga matatandang tao na nangangailangan ng pangangalaga ay inaasahang aabot sa lima at kalahating milyon. Kaya isipin kung gaano karaming mga nars at orderlies ang kailangang magbuhat ng mga pasyente araw-araw mula sa isang futon patungo sa isang wheelchair, mula sa isang wheelchair patungo sa isang kama, pabalik at iba pa. Ang mga robot ay mas angkop para sa mga layuning ito, at hayaan ang mga nars na gawin ang kanilang trabaho - alagaan lamang ang mga matatanda.

At ang robot na ito ay nakalista sa Guinness Book of Records bilang "The most therapeutic robot in the world." Nilagyan ito ng maraming sensor - touch, light, sound, temperature at position. Ito ay kinakailangan para sa mabuting komunikasyon sa pasyente, nakakatulong na kalmado ang pasyente.

Ang Keepon ay kailangan para sa parehong, ngunit siya, sa aking opinyon, ay hindi gaanong cute. Sumasayaw siya at tumutugon sa hawakan.

Robot sa pamamahagi

Ang robot mula sa Panasonic ay idinisenyo din upang maghatid ng mga gamot mula sa isang parmasya sa mga pasyente. Ang unang bersyon ng robot na ito ay maaari nang mag-imbak ng impormasyon tungkol sa 400 mga pasyente, at magbigay ng mga gamot alinsunod sa isang reseta sa kahilingan ng isang pasyente o isang nars.

telepresence

Sa mga katotohanang Ruso, ang paggamit ng naturang mga robot ay halos imposible, dahil mayroon kaming mga problema sa mga rampa sa lahat ng dako - kapwa sa pasukan sa mga klinika at sa loob ng mga ito. Kaya't ang robot ay makakagalaw lamang sa loob ng maximum na isang palapag, at ang pinakamababa - sa loob ng silid, na hindi malagpasan ang isang mabigat na threshold.

PR-7

Vgo - ang kontrol ay isinasagawa sa 4G.

Surgery

Sa orthopedics, noong 1992, nagsimulang gamitin ang RoboDoc para sa joint prosthetics.

Nang maglaon, lumitaw ang mga katulong na sina Zeus at Aesop, ngunit ang pangunahing karakter sa operasyon ay ang siruhano. Noong huling bahagi ng dekada 1990, nagbago ito sa pagdating ng Da Vinci, isang robot para sa malalayong operasyon.

Nakikita ng surgeon sa console ang site sa 3D na format na may maraming magnification at gumagana sa mga joystick. Sa oras na ito, ginagawa ng apat na armadong robot ang operasyon. Sa una, ang imahe ay hindi malaki, siyempre, ngunit pagkatapos ay nalutas ang problemang ito.

Isang minuto ng mga transformer: Ang ARES mula sa mga siyentipikong Italyano ay idinisenyo upang magsagawa ng mga operasyon nang hindi nakakapinsala sa balat. Dahil ang pasyente ay lumulunok sa mga bahagi, at pagkatapos ay lalabas din ito sa pamamagitan ng mga bituka. Sa loob, ang robot ay nagtitipon mismo, pagkatapos ay isinasagawa ng siruhano ang operasyon.

Edukasyon: mga simulator ng pasyente

Ang HPS (Human Patient Simulator) ay itinuturing na pinaka-functional na robot ng ganitong uri. Nag-iimbak ito ng 30 iba't ibang profile ng pasyente na naiiba sa pisyolohiya at mga indibidwal na reaksyon sa mga gamot. Maaaring ito ay mga profile ng isang malusog na anak ng isang buntis at isang matandang alkoholiko. Ang pulso na nararamdaman sa carotid, brachial, femoral, at radial popliteal arteries ay nagbabago depende sa presyon, ang robot ay naglalabas ng carbon dioxide, na ipinapakita sa mga monitor, at ang mga pupil nito ay tumutugon sa liwanag.

Sa mga dentista - ang parehong kuwento. Itigil ang paghiwa sa mga kapus-palad na may masamang ngipin! Sanayin muna ang mga pusa. Sa larawan - Hanako 2, na nagmula sa Japan, na agad na nakikita.

Mangyaring isulat sa mga komento kung ano ang dapat na iba pang mga robot sa post na ito.

Ngayon, sinusubukan ng mga grupo ng pananaliksik sa buong mundo na humanap ng konsepto ng paggamit ng mga robot sa medisina. Bagaman mas tama, marahil, ang sabihing "nakapakapa na." Sa paghusga sa bilang ng mga pag-unlad at interes ng iba't ibang mga grupong pang-agham, maaari itong maitalo na ang paglikha ng mga medikal na microrobots ay naging pangunahing direksyon. Kasama rin dito ang mga robot na may prefix na "nano-". Bukod dito, ang mga unang tagumpay sa lugar na ito ay nakamit kamakailan lamang, walong taon lamang ang nakalipas.

Noong 2006, isang pangkat ng mga mananaliksik na pinamumunuan ni Sylvain Martel ang nagsagawa ng unang matagumpay na eksperimento sa mundo sa pamamagitan ng paglulunsad ng isang maliit na robot na kasinglaki ng bola ng fountain pen sa carotid artery ng isang buhay na baboy. Kasabay nito, ang robot ay gumagalaw sa lahat ng "mga punto ng daan" na nakatalaga dito. At sa paglipas ng mga taon na lumipas mula noon, medyo umunlad ang microrobotics.

Ang isa sa mga pangunahing layunin para sa mga inhinyero ngayon ay lumikha ng gayong mga medikal na robot na makakagalaw hindi lamang sa malalaking arterya, kundi pati na rin sa medyo makitid na mga daluyan ng dugo. Ito ay magpapahintulot sa mga kumplikadong paggamot na maisagawa nang walang ganoong traumatikong interbensyon sa operasyon.

Ngunit malayo ito sa tanging potensyal na benepisyo ng microrobots. Una sa lahat, magiging kapaki-pakinabang ang mga ito sa paggamot ng cancer sa pamamagitan ng direktang paghahatid ng gamot sa malignancy sa isang naka-target na paraan. Mahirap na labis na timbangin ang halaga ng pagkakataong ito: sa panahon ng chemotherapy, ang mga gamot ay inihatid sa pamamagitan ng isang dropper, na nagiging sanhi ng matinding suntok sa buong katawan. Sa katunayan, ito ay isang malakas na lason na pumipinsala sa maraming mga panloob na organo at, para sa kumpanya, ang tumor mismo. Ito ay maihahambing sa carpet bombing para sirain ang isang maliit na target.

Ang gawain ng paglikha ng naturang microrobots ay nasa intersection ng isang bilang ng mga siyentipikong disiplina. Halimbawa, mula sa punto ng view ng pisika - kung paano gumawa ng tulad ng isang maliit na bagay na ilipat nang nakapag-iisa sa isang malapot na likido, na para dito ay dugo? Mula sa punto ng view ng engineering - paano magbigay ng enerhiya sa robot at kung paano subaybayan ang paggalaw ng isang maliit na bagay sa katawan? Mula sa pananaw ng biology - anong mga materyales ang gagamitin para sa paggawa ng mga robot upang hindi sila makapinsala sa katawan ng tao? At sa isip, ang mga robot ay dapat na biodegradable upang hindi nila kailangang lutasin ang problema ng kanilang pag-alis mula sa katawan.

Ang isang halimbawa kung paano maaaring "kontaminahin" ng microrobots ang katawan ng isang pasyente ay isang "bio-rocket".

Ang bersyon na ito ng microrobot ay isang titanium core na napapalibutan ng isang aluminum shell. Ang diameter ng robot ay 20 µm. Ang aluminyo ay tumutugon sa tubig, kung saan nabuo ang mga bula ng hydrogen sa ibabaw ng shell, na nagtutulak sa buong istraktura. Sa tubig, ang naturang "bio-rocket" ay lumalangoy sa isang segundo sa layo na katumbas ng 150 ng mga diameter nito. Maihahalintulad ito sa isang lalaking may taas na dalawang metro na lumalangoy ng 300 metro sa isang segundo, 12 pool. Ang ganitong kemikal na makina ay gumagana nang halos 5 minuto dahil sa pagdaragdag ng gallium, na binabawasan ang intensity ng pagbuo ng isang oxide film. Iyon ay, ang pinakamataas na reserbang kapangyarihan ay halos 900 mm sa tubig. Ang direksyon ng paggalaw ay ibinibigay sa robot ng isang panlabas na magnetic field, at maaari itong gamitin para sa target na paghahatid ng gamot. Ngunit pagkatapos lamang maubos ang "singil", ang pasyente ay makakahanap ng isang scattering ng mga microballoon na may aluminyo na shell, na walang kapaki-pakinabang na epekto sa katawan ng tao, hindi katulad ng biologically neutral na titanium.

Ang mga microrobots ay dapat na napakaliit na ang simpleng pag-scale ng mga tradisyonal na teknolohiya sa tamang sukat ay hindi gagana. Walang mga karaniwang bahagi ng isang angkop na sukat din ang ginawa. At kahit na ginawa nila, hindi sila magiging angkop para sa mga partikular na pangangailangan. At samakatuwid, ang mga mananaliksik, tulad ng nangyari nang maraming beses sa kasaysayan ng mga imbensyon, ay naghahanap ng inspirasyon mula sa kalikasan. Halimbawa, sa parehong bakterya. Sa micro, at higit pa sa nanolevel, ganap na magkakaibang mga pisikal na batas ang gumagana. Sa partikular, ang tubig ay isang napaka-malapot na likido. Samakatuwid, kinakailangan na mag-aplay ng iba pang mga solusyon sa engineering upang matiyak ang paggalaw ng mga microrobots. Madalas na nalulutas ng bakterya ang problemang ito sa tulong ng cilia.

Mas maaga sa taong ito, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Toronto ang lumikha ng isang prototype na microrobot na 1 mm ang haba, na kinokontrol ng isang panlabas na magnetic field at nilagyan ng dalawang gripper. Nagawa ng mga developer na bumuo ng tulay kasama nito. Gayundin, ang robot na ito ay maaaring gamitin hindi lamang para sa paghahatid ng gamot, kundi pati na rin para sa pag-aayos ng mekanikal na tissue sa sistema ng sirkulasyon at mga organo.

Mga maskuladong robot

Ang isa pang kawili-wiling trend sa microrobotics ay ang mga robot na hinihimok ng kalamnan. Halimbawa, mayroong isang proyekto: isang electrically stimulated na selula ng kalamnan, kung saan ang isang robot ay nakakabit, na ang "tagaytay" ay gawa sa hydrogel.

Ang sistemang ito, sa katunayan, ay kinokopya ang natural na solusyon na matatagpuan sa mga organismo ng maraming mammal. Halimbawa, sa katawan ng tao, ang pag-urong ng kalamnan ay ipinapadala sa mga buto sa pamamagitan ng mga litid. Sa biorobot na ito, kapag ang cell ay nagkontrata sa ilalim ng pagkilos ng kuryente, ang "tagaytay" ay yumuko at ang mga cross bar, na kumikilos bilang mga binti, ay naaakit sa isa't isa. Kung ang isa sa kanila, kapag baluktot ang "tagaytay", ay gumagalaw ng mas maikling distansya, kung gayon ang robot ay gumagalaw patungo sa "binti" na ito.

May isa pang pangitain kung ano dapat ang mga medikal na microrobots: malambot, paulit-ulit ang mga anyo ng iba't ibang nabubuhay na nilalang. Halimbawa, narito ang isang robo-bee (RoboBee).

Totoo, hindi ito inilaan para sa mga layuning medikal, ngunit para sa isang bilang ng iba pa: polinasyon ng mga halaman, mga operasyon sa paghahanap at pagsagip, pagtuklas ng mga nakakalason na sangkap. Ang mga may-akda ng proyekto, siyempre, ay hindi bulag na kinokopya ang mga anatomical na tampok ng pukyutan. Sa halip, maingat nilang pinag-aaralan ang iba't ibang "konstruksyon" ng mga organismo ng iba't ibang mga insekto, inaangkop at isinasalin ang mga ito sa mekanika.

O isa pang halimbawa ng paggamit ng mga "konstruksyon" na magagamit sa kalikasan - isang microrobot sa anyo ng isang bivalve mollusk. Gumagalaw ito sa tulong ng paghampas ng "mga shutters", sa gayon ay lumilikha ng isang jet stream. Sa sukat na humigit-kumulang 1 mm, maaari itong lumutang sa loob ng eyeball ng tao. Tulad ng karamihan sa iba pang mga medikal na robot, ang "clam" na ito ay gumagamit ng panlabas na magnetic field bilang pinagmumulan ng kuryente. Ngunit mayroong isang mahalagang pagkakaiba - tumatanggap lamang ito ng enerhiya para sa paggalaw, ang patlang mismo ay hindi gumagalaw dito, hindi katulad ng karamihan sa iba pang mga uri ng microrobots.

malalaking robot

Siyempre, ang parke ng mga medikal na kagamitan ay hindi limitado sa microrobots lamang. Sa mga pantasyang pelikula at libro, ang mga medikal na robot ay kadalasang ipinakita bilang kapalit ng isang siruhano ng tao. Tulad ng, ito ay isang uri ng malaking aparato na mabilis at napakatumpak na nagsasagawa ng lahat ng uri ng mga manipulasyon sa operasyon. At hindi nakakagulat na ang ideyang ito ay isa sa mga unang ipinatupad. Siyempre, hindi kayang palitan ng mga modernong surgical robot ang isang tao sa kabuuan, ngunit ganap na silang pinagkakatiwalaan sa pagtahi. Ginagamit din ang mga ito bilang mga extension ng mga kamay ng siruhano, tulad ng mga manipulator.

Gayunpaman, sa kapaligirang medikal, ang mga pagtatalo tungkol sa pagiging angkop ng paggamit ng mga naturang makina ay hindi humupa. Maraming mga eksperto ang naniniwala na ang mga naturang robot ay hindi nagbibigay ng mga espesyal na benepisyo, ngunit dahil sa kanilang mataas na presyo, makabuluhang pinatataas nila ang halaga ng mga serbisyong medikal. Sa kabilang banda, mayroong isang pag-aaral na nagpapakita na ang mga pasyenteng may kanser sa prostate na sumasailalim sa operasyon sa isang robotic assistant ay nangangailangan ng mas kaunting paggamit ng mga hormonal agent at radiotherapy sa hinaharap. Sa pangkalahatan, hindi nakakagulat na ang mga pagsisikap ng maraming mga siyentipiko ay nakadirekta sa paglikha ng mga microrobots.

Isang kawili-wiling proyekto ang Robonaut, isang telemedicine robot na idinisenyo upang tulungan ang mga astronaut. Isa pa rin itong pang-eksperimentong proyekto, ngunit ang diskarte na ito ay maaaring gamitin hindi lamang upang magbigay ng mga ganoon kahalaga at mamahaling tao sa pagsasanay bilang mga astronaut. Ang mga robot na telemedicine ay maaari ding gamitin upang magbigay ng tulong sa iba't ibang lugar na mahirap maabot. Siyempre, maipapayo lamang ito kung mas mura ang pag-install ng robot sa infirmary ng ilang liblib na taiga o nayon sa kabundukan kaysa panatilihin ang isang paramedic sa suweldo.

At ang medikal na robot na ito ay higit na dalubhasa, ito ay ginagamit upang gamutin ang pagkakalbo. Awtomatikong "hinahukay" ng ARTAS ang mga follicle ng buhok mula sa anit ng pasyente batay sa mga larawang may mataas na resolution. Pagkatapos ay manu-manong ipinakilala ng doktor ng tao ang "ani" sa mga kalbo na lugar.

Gayunpaman, ang mundo ng mga medikal na robot ay hindi masyadong monotonous na tila sa isang walang karanasan na tao. Bukod dito, ito ay aktibong umuunlad, mayroong isang akumulasyon ng mga ideya, mga resulta ng eksperimentong, at ang pinaka-epektibong mga diskarte ay hinahanap. At sino ang nakakaalam, marahil kahit na sa panahon ng ating buhay ang salitang "surgeon" ay nangangahulugang isang doktor na hindi may scalpel, ngunit may isang garapon ng microrobots, na sapat na upang lunukin o ipakilala sa pamamagitan ng isang dropper.

Ang scientific robotics ay isang disiplina na nagsasangkot ng pag-aaral ng lahat ng mga tampok ng paglikha ng mga robot. Sa silid-aralan, natutunan ng mga mag-aaral ang mga teoretikal na pundasyon, kasaysayan at mga batas ng mga robot, ang mga tampok ng kanilang paggamit sa totoong buhay.

Ang salitang "robot" ay unang ginamit ng Czech playwright na si K. Capek noong 1921. Nagsalita siya tungkol sa mga alipin na nilikha upang matupad ang mga hangarin ng tao. Ang salitang robota ay isinalin mula sa Czech bilang "sapilitang pagkaalipin".

Sa halos 100 taon ng pag-unlad ng siyentipikong robotics, ang mga malalaking pagbabago ay naganap. Ang mga robot mula sa mundo ng pantasya ay naging isang katotohanan. Ang mga espesyal na makina ay ginagamit sa halos lahat ng mga lugar ng industriya, pagmimina, gamot. Ang direksyon mismo ay naging isang kapana-panabik na tool para sa pagkuha ng bagong kaalaman sa iba't ibang sangay ng teknikal na agham at disenyo. Ang mga mag-aaral ay may pagkakataon na mapagtanto ang kanilang sarili bilang mga taga-disenyo, technician at maging mga artista.

Mga robot sa modernong mundo

Ang mga medikal na robotics ay aktibong umuunlad. Iniisip ng maraming tao ang robot bilang isang matulungin, palaging magalang, walang kapagurang doktor. Gayunpaman, ngayon maraming mga siyentipiko ang nagsasabi na ang teknolohiya ay hindi maaaring palitan ang isang tao. Nakakatulong ito upang makayanan ang mga nakagawiang gawain, halimbawa:

Pagpaparehistro ng mga nag-aplay para sa tulong;
- gumana sa mga electronic card;
- pagkakaloob ng mga sanggunian.

Napakaraming robotic secretary na ang nalikha. Ginagamit ang mga ito sa iba't ibang larangan ng buhay ng tao. Sa loob ng balangkas ng mga medikal na robotics, lumitaw din ang mga espesyal na makina, na nilagyan ng mga espesyal na camera para sa pagdadala ng mga gamot at dokumento. Maaaring sagutin ng mga naturang device ang mga tanong, samahan ang mga customer sa tamang lugar.

Ang isang magandang halimbawa ay ang Omnicell M5000. Pinapayagan ka nitong i-optimize ang trabaho sa mga gamot sa mga ospital. Ang makina ay bumubuo ng mga hanay ng mga gamot para sa bawat pasyente para sa isang paunang natukoy na panahon. Lubos nitong binabawasan ang panganib ng mga pagkakamali dahil sa pagkakamali ng tao. Ang robot ay maaaring lumikha ng mga 50 set bawat oras. Ang ordinaryong kawani ng medikal ay maaari lamang gumawa ng 4 na set sa loob ng 60 minuto.

Ang paggamit ng mga robot sa industriya

Ngayon, ang robotics ay aktibong ginagamit sa industriya. Mayroong tatlong pangunahing uri:

1. Pinamamahalaan. Ang bawat aksyon ay ipinapalagay na kinokontrol ng isang operator.
2. Awtomatiko at semi-awtomatiko. Nagtatrabaho sila nang mahigpit ayon sa ibinigay na programa.
3. Autonomous. Magsagawa ng mga sunud-sunod na aksyon nang walang interbensyon ng tao.

   Kasama sa mga halimbawa ang KUKA KR QUANTEC PA. Ito ay isa sa mga pinaka-advanced na palletizer. Mayroong iba't ibang maaaring gumana sa napakababang temperatura. Ito ay partikular na nilikha para sa paggana sa malalaking freezer.

   Ang mga robotics sa industriya ay kinakatawan din ng mga multifunctional na device. Halimbawa, si Baxter ay may mga manipulator na maaaring magsagawa ng lahat ng parehong aksyon bilang isang kamay ng tao. Ang kawili-wili ay ang katotohanan na ang makina ay nakapag-iisa na makontrol ang mga inilapat na pagsisikap.

   

   Ang Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator ay isa pang makina na hybrid ng isang robot at isang 3D printer. Ang pamamaraan ay ginagamit sa aviation at space production, dahil maaari itong mag-print sa pahalang at patayong mga ibabaw ng anumang laki.

   Ang robotics ay aktibong umuunlad sa Japan. Ang mga nars ng RIBA at RIBA-II ay nilikha sa bansang ito. Ang kanilang pangunahing gawain ay dalhin ang mga pasyente na hindi makalakad nang mag-isa. Tinutulungan sila ng mga makina na makaakyat mula sa kama patungo sa wheelchair at vice versa. Ang mga robot ay maaaring tumagilid, at ang ibabaw ng mga kamay ay idinisenyo upang ang pasyente ay kumportable hangga't maaari.

   

   Ang isang kawili-wiling imbensyon ay ang pag-imbento ng mga siyentipiko sa Unibersidad ng Texas. Pinagkalooban nila ang artificial intelligence ng schizophrenia. Para sa eksperimento, ginamit ang isang robot na may neural network na ginagaya ang utak ng tao. Ang makina ay hindi karaniwang matandaan, magparami ng mga kuwento. Sa isang punto, inaangkin pa niya ang responsibilidad para sa gawaing terorista.

   Ang mga espesyal na modelo ay nilikha para sa mga ordinaryong tao. Halimbawa, isang robot simulator ng isang bata. Ito ay nilikha din sa Japan. Ang ganitong makina ay maaaring makilala ang mga magulang sa hinaharap sa lahat ng mga kumplikado ng edukasyon. Marunong siyang magpahayag ng emosyon, umiyak, humingi ng pagkain, atbp.

   Mga nakamit sa mundo ng robotics para sa mga mag-aaral
   

   Ngayon, ang robotics club sa paaralan ay matatagpuan sa maraming bansa. Ang mga magulang ay madalas na bumili ng iba't ibang mga aparato upang makaakit ng interes sa agham. Ito ay humantong sa mga laruan sa merkado na maaaring i-program upang maisagawa ang iba't ibang mga gawain. Pag-isipan natin ang pinaka-kawili-wili:

4. Sphero 2. at Ollie. Idinisenyo para sa mga bata mula 8 taong gulang. Ang laruang robot ay halos imposibleng masira. Hindi siya takot sa tubig, marunong siyang lumangoy. Kinokontrol mula sa isang smartphone o tablet.
5. KIBO. Medyo simpleng disenyo. Binibigyang-daan ka nitong matutunan kung paano mag-program. Ito ay gumagana tulad nito: ito ay nag-scan ng mga marka sa mga kahoy na cube. Ang bawat inskripsiyon ay nagpapahiwatig ng isang tiyak na aksyon.
6. LEGO Education WeDo. Isang robot na maaari mong gawin sa iyong sarili. Ang kit ay naglalaman ng lahat ng kailangan mo upang makumpleto ang trabaho. Maaari kang bumili ng karagdagang mga item upang mapalawak ang mga kakayahan ng makina.

   Karaniwan, sa mga robotics circle sa paaralan, nag-aalok sila na i-assemble ang kanilang unang kinokontrol na device nang mag-isa. Ito ay hindi lamang natutuwa sa karamihan ng mga bata, ngunit nagbibigay din ng pagkakataong makakuha ng bagong kaalaman.

   Robotics para sa mga bata sa Solnechnogorsk
   

   Ngayon, ang bilang ng mga lupon kung saan makakakuha ka ng bagong kaalaman sa mga pinaka-advanced na lugar ay kahanga-hanga. Ang robotics sa Solnechnogorsk, halimbawa, ay umaakit sa mga preschooler at teenager. Marahil ay nasa likod nila na sa hinaharap ay magkakaroon ng isang tunay na tagumpay sa mundo ng mga robot. Sinusunod ng mga guro ang lahat ng mga bagong bagay, patuloy na natututo sa kanilang sarili. Nagbibigay-daan ito sa kanila at sa mga bata na makasabay sa mga panahon.

   Ang mga robotics sa Solnechnogorsk, tulad ng sa ibang mga lungsod, ay may mas nagbibigay-malay na oryentasyon. Ngayon, ang pangunahing gawain ay ang interes sa mga bata sa lahat ng edad, upang turuan silang ilapat ang teoretikal na kaalaman sa pagsasanay.

   Ang mga robotics para sa mga bata sa Solnechnogorsk ay nagsasangkot ng mga maliliit na grupo, ang posibilidad na makakuha ng mga indibidwal na konsultasyon at ang paggamit ng mga ganap na taga-disenyo sa trabaho. Bukod pa rito, natututo ang mga bata kung paano gumawa ng mga LED, 3D modelling, at paghihinang. Palaging nagsisimula ang pagsasanay sa mga pangunahing kaalaman sa pagpupulong. Habang ang materyal ay pinagkadalubhasaan, ang mga pangunahing kaalaman sa programming at disenyo ay ibinigay.

Panimula

Sa panahon ng mabilis na pag-unlad ng agham at teknolohiya, maraming iba't ibang inobasyon sa iba't ibang larangan. Hindi rin tumitigil ang gamot, lumilitaw ang mga bagong pinaka-kumplikadong device para sa suporta sa buhay ng tao, maraming device ang maaaring maging halimbawa nito, halimbawa, isang device para sa artipisyal na bentilasyon ng baga, o isang artipisyal na aparato sa bato, atbp. Lumitaw ang maliit na mga metro ng asukal sa dugo, electronic pulse at pressure meter, ang listahang ito ay maaaring dagdagan nang paulit-ulit.

Higit na partikular, nais kong pag-isipan ang halimbawa ng pagpapakilala ng robotics sa industriya ng medikal. Ang iba't ibang mga robot ay nilikha ng tao mula noong huling bahagi ng ika-20 siglo; sa nakalipas na panahon, sila ay lubos na napabuti at na-moderno.

Mga robot sa medisina

Larawan 1 - Robot-surgeon na "Da Vinci"

Ang isa sa mga pinakatanyag at tanyag na tagumpay sa kamakailang mga panahon ay ang Da Vinci robot, na pinangalanan sa mahusay na inhinyero, artist at siyentipiko na si Leonardo Da Vinci, na minsan ay nagdisenyo ng unang anthropomorphic robot na may kakayahang gumalaw ng mga binti at braso, at gumaganap ng iba pang mga aksyon. (Larawan 1). Pinagsasama ng advanced na pamamaraan na ito ang lahat ng mga pakinabang ng classical at laparoscopic surgery. Sa panahon ng operasyon, ang siruhano ay matatagpuan sa isang maginhawang control panel, ang isang three-dimensional na imahe ng lugar na pinapatakbo ay ipinapakita sa screen. Ang kaginhawaan ng pagtatrabaho sa tulad ng isang remote control ay may positibong epekto sa gawain ng siruhano, dahil hindi siya napapagod, tulad ng isang karaniwang interbensyon sa kirurhiko.

Figure 2 - Thermomanipulator joysticks

Kinokontrol ng surgeon ang telemanipulator gamit ang mga espesyal na joystick na tumutugon sa pagpindot ng mga daliri (Larawan 2). Ang kanyang mga paggalaw ay muling ginawa nang may ganap na katumpakan ng robotics. Tinitiyak nito ang mataas na kalidad ng operasyon at pinatataas ang kaligtasan ng pagpapatupad nito. Sa totoong oras, ang mga paggalaw ng surgeon ay ipinadala sa operating table ng system.

Ang Da Vinci surgical robot ay nilagyan ng mga ultra-tumpak na manipulator ng 4 na armas, ang isa ay may built-in na camera na nagpapadala ng mga real-time na imahe sa console, dalawa pa ang pumapalit sa mga kamay ng siruhano sa panahon ng operasyon, at ang ikaapat ay nagsisilbing isang katulong (Larawan 3).

Larawan 3 - Mga Manipulator ng Robot

Sa tulong ng isang punto na inilagay sa dulo ng laparoscopic arm, ang mga incisions ng 1-2 cm ay ginawa.Dahil sa naturang maliliit na incisions, ang antas ng tissue traumatism ay nabawasan.

Ang katumpakan ng paggalaw ng mga mekanikal na manipulator ay lumampas sa mga kakayahan ng mga kamay ng tao. Sa pitong antas ng kalayaan at kakayahang yumuko ng 90 degrees, ang mga braso ng robot ay may malawak na hanay ng paggalaw. Ito ay kailangang-kailangan para sa interbensyon sa kirurhiko sa isang limitadong espasyo, halimbawa, kapag nagtatrabaho sa isang bag ng puso o isang maliit na pelvis. Ang isang pangkat ng mga katulong ng tao ay nangangasiwa sa gawain ng da Vinci robot, inihahanda ang lugar para sa mga paghiwa, sinusubaybayan ang pag-usad ng operasyon, nagdadala ng mga sterile na instrumento.

Sa kasalukuyan, ang robot ay nilagyan ng pinaka-advanced na "mga mata" sa mundo. Nagkaroon siya ng three-dimensional vision noon, ngunit ngayon lang nakamit ang high definition. Ang bagong bersyon ay nagpapahintulot sa dalawang surgeon na sundin ang operasyon nang sabay-sabay. Ang isa sa kanila ay maaaring tumulong at matuto mula sa mga senior na kasamahan. Sa gumaganang display, hindi lamang ang larawan mula sa mga camera ang maaaring ipakita, kundi pati na rin ang dalawang karagdagang mga parameter, tulad ng ultrasound at ECG data.

Ang multi-armed da Vinci ay nagpapahintulot sa iyo na gumana nang may mahusay na katumpakan, at samakatuwid ay may kaunting interbensyon sa katawan ng pasyente. Bilang resulta, ang pagbawi pagkatapos ng operasyon ay mas mabilis kaysa karaniwan.

Figure 4 - Rosie diagnostic robot

Si Rosie ay isang robot ng parmasyutiko na nakabase sa Albuquerque, New Mexico.

Ang gawain ni Rosie ay maghanda at mamigay ng daan-daang gamot. Gumagana siya sa buong orasan, halos hindi nagpapahinga at sa parehong oras ay hindi siya nagkakamali. Sa dalawa at kalahating taon ng paglilingkod sa botika ng ospital, walang kahit isang kaso nang maling gamot ang naipadala sa pasyente. Ang rate ng katumpakan sa trabaho ni Rosie ay 99.7 porsyento, na nangangahulugan na ang pag-uuri at dosis ng mga iniresetang gamot ay hindi kailanman naiiba sa mga nakasaad sa mga reseta ng mga doktor.

Ang aparato, na tumitimbang ng higit sa 4.5 tonelada, ay binuo ng dibisyon ng Enterprise Community Solutions ng Intel Corporation. Dumudulas sa kahabaan ng metal na riles, kinuha ni Rosie ang mga pakete na puno ng tableta na nakasabit sa mga dingding na may mekanikal na "kamay". Pagkatapos ay inilalagay niya ang mga pouch na ito, bawat isa ay may label na barcode, sa mga sobre at ipinapadala ang mga ito sa paligid ng mga silid ng pasyente sa mga lalagyan ng pneumomail.

Sa ward, ang isang nars ay gumagamit ng isang maliit na aparato upang i-scan ang wristband ng isang pasyente at tumatanggap ng impormasyon tungkol sa kung anong gamot ang dapat niyang inumin, kailan at kung magkano. Pagkatapos ay ini-scan ng nars ang barcode sa pakete ng gamot - ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang suriin kung ang gamot ay talagang inilaan para sa partikular na pasyente, at kung ang dalas at dosis ng pangangasiwa ay pareho.

Tumulong din si Rosy na makakita ng maraming error sa isang napapanahong paraan. Hinding hindi magpapadala si Rosie ng expired na gamot sa taong may sakit. Ang susi sa katumpakan nito ay ang mga pamantayan ng kontrol sa kalidad ng estado na naka-embed sa elektronikong utak ng makina. Samantala, ayon sa National Institutes of Health sa Washington, humigit-kumulang 50,000 katao ang namamatay bawat taon dahil sa mga error sa droga sa bansa. Ngunit ang paghahanda at pamamahagi ng mga gamot ay hindi lamang ang problema na nalutas ng Presbyterian Hospital sa tulong ni Rosie. Bago ito lumitaw, napakahirap na subaybayan ang pagpapalabas ng mga gamot: ang mga empleyado ay gumugol ng maraming oras sa pagbibilang ng mga tabletas upang walang isa sa kanila ang nanatiling hindi nakilala. Ngayon, pinalaya sila ni Rosie na robot mula sa nakagawiang gawaing ito.

Larawan 5 - Babysitter robot

Ang babysitter robot ay nangangalaga sa mga taong may sakit, lalo na sa mga dumaranas ng Alzheimer's disease (Larawan 5).

Ginagawa nitong mas madali para sa mga pasyente na makipag-usap sa mga doktor at kamag-anak. Nilagyan ng camera, screen at lahat ng kailangan para sa wireless na komunikasyon sa pamamagitan ng Internet, pinapayagan ng Companion robot ang isang doktor na makipag-ugnayan sa isang pasyente na nasa isang espesyal na klinika. Ginagamit din ang robot para sanayin ang mga tauhan, tulungan ang mga pasyenteng may mga isyu sa mobility, at makipag-usap sa mga bata. Kakatwa, ang mga pasyente, na kadalasang nag-aatubili na tumanggap ng anumang bago, ay tumugon sa mekanikal na kausap: itinuro nila siya, tumawa, kahit na sinubukang makipag-usap sa kanya.

Ayon kay Yulin Wang, executive director ng InTouch Health, ang kumpanyang lumikha ng makina, ang paggamit ng mga robot sa pag-aalaga sa mga matatanda ay maaaring maibsan ang problema ng pagtanda ng bansa. Pansamantala, magrenta ang kumpanya ng mga robot nito sa mga nursing home.

Larawan 6 - Robot Physiotherapist

Ang isang tunay na hakbang sa hinaharap ay ginawa ng mga inhinyero mula sa Massachusetts Institute of Technology, na pinalitan ng isang robot ang physical therapist. Tulad ng alam mo, ang mga taong na-stroke ay nakakalimutan ang kanilang karaniwang buhay sa mahabang panahon. Sa paglipas ng maraming buwan at kahit na mga taon, muli silang natutong maglakad, humawak ng kutsara sa kanilang mga kamay, gawin ang mga pang-araw-araw na aksyon na hindi nila naisip noon. Ngayon ay matutulungan sila hindi lamang ng mga doktor, kundi pati na rin ng mga robot.

Pinag-uusapan natin ang mga sesyon ng physiotherapy na kinakailangan upang maibalik ang koordinasyon ng mga paggalaw ng kamay. Ngayon ang mga pasyente ay karaniwang nakikipagtulungan sa mga doktor na nagpapakita sa kanila ng mga naaangkop na ehersisyo. Sa departamento ng rehabilitasyon ng Boston City Hospital, kung saan sinusuri ang isang bagong instalasyon, ang isang stroke convalescent ay hinihiling na gumamit ng joystick upang ilipat ang isang maliit na cursor sa screen kasama ang isang partikular na trajectory. Kung hindi ito magagawa ng isang tao, ang isang joystick na kinokontrol ng computer sa tulong ng mga built-in na de-koryenteng motor ay ililipat ang kanyang kamay sa kinakailangang posisyon.

Ang mga doktor ay nasiyahan sa gawain ng bago. Hindi tulad ng isang tao, ang isang robot ay maaaring magsagawa ng parehong mga paggalaw libu-libong beses sa isang araw nang hindi napapagod.

Figure 7 - KineAssist complex

Mayroon ding KineAssist complex (Larawan 7). Ito ay pinagsamang pag-unlad ng Chicago Rehabilitation Institute at kinea Design (dating Chicago PT). Ang mga doktor at inhinyero na nagtrabaho sa proyektong ito, bilang isang resulta ng pananaliksik, ay nakilala ang mga pangunahing problema na lumitaw sa rehabilitasyon ng mga pasyente na may kapansanan sa musculoskeletal system. Ang pangunahing layunin ng KineAssist ay bigyan ang mga pasyente ng mas masinsinang at epektibong paggamot nang hindi naaabala ang kanilang pisikal at sikolohikal na koneksyon sa mga physical therapist at inaalis ang takot na mahulog.

Ang 227kg na device ay isang mekanisadong platform na may "matalinong" torso support strap para matulungan ang mga pasyenteng may kapansanan sa neurological na matutong magbalanse at maglakad. Ang KineAssist ay idinisenyo upang tulungan ang mga therapist, hindi palitan ang mga ito. Ang mga sensor na naka-embed sa mga strap ay hinuhulaan ang mga galaw ng pasyente at tinutulungan siyang mapanatili ang kanyang balanse. Dahil ligtas na ngayon ang pasyente, maaaring imungkahi ng mga physiotherapist na magsagawa ang pasyente ng mas mahihirap na ehersisyo, tulad ng pagsasanay sa pag-akyat sa hagdan o pagkuha ng mga hakbang sa gilid. Sa kabila ng bigat nito, ang simulator ay gumagalaw pasulong, paatras at patagilid na may kadalian ng isang ballet dancer, depende sa direksyon ng paggalaw ng pasyente. Salamat sa espesyal na software, maaaring ayusin ng isang physiotherapist ang pagkarga at intensity sa panahon ng mga klase.

Nag-aalok ang KineAssist ng malaking bilang ng mga mode at uri ng pagsasanay, ang mga pangunahing ay:

• - paglalakad (posibleng gumamit ng KineAssist kasama ang isang gilingang pinepedalan);
• - balanseng pagsasanay. Sa panahon ng pagsasanay na ito, sinusubukan ng instructor na palawakin ang "safety zone" na pamilyar sa pasyente, halimbawa, sa pamamagitan ng paglalagay ng isang balakid sa harap niya na kailangang lampasan o lampasan;
• - lakas ng pagsasanay, kung saan, kapag ang pasyente ay gumagalaw, ang simulator ay naglalapat ng paglaban (pagsasanay ng iba't ibang mga grupo ng kalamnan ay posible);
• - Pagsasanay sa postura. Sa mode na ito, inaayos ng tagapagturo ang katawan ng pasyente sa isang tiyak na posisyon, at sa panahon ng mga pagsasanay, ang simulator ay nagpapanatili ng eksaktong posisyon na ito ng katawan.

Maaaring gamitin ang KineAssist kapwa para sa paggamot ng mga pasyente kung saan medyo gumaling ang mga pag-andar ng motor, at para sa paunang rehabilitasyon ng mga mahihinang pasyente kaagad pagkatapos ng pinsala o sakit. Mula noong 2004, matagumpay na nasubok ang KineAssist sa mga sentro ng rehabilitasyon sa Estados Unidos (kasalukuyang nasa Alexian Rehabilitation Hospital). Ang mga paunang istatistika sa mga nakaligtas sa stroke ay nagpapakita na ang rehabilitasyon ng mga nag-ehersisyo sa isang robotic simulator ay hindi bababa sa dalawang beses na mas epektibo. Sa kasamaang palad, dahil sa mataas na presyo (higit sa 200,000 US dollars), tanging ang pinakamalaking institusyong medikal lamang ang kayang bayaran ang kumplikadong ito.

Figure 8 - RIBA patient transfer robot

Ang Japan Institute of Physical and Chemical Research (BMC RIKEN) at Tokai Rubber Industries (TRI) ay naglabas ng isang robot na "parang oso" na idinisenyo upang tulungan ang mga nars sa mga ospital. Ang bagong makina ay literal na nagdadala ng mga pasyente sa mga braso nito (Larawan 8).

Ang RIBA (Robot for Interactive Body Assistance) ay isang upgraded na bersyon ng RI-MAN android.

Kung ikukumpara sa hinalinhan nito, ang RIBA ay gumawa ng makabuluhang pag-unlad.

Tulad ng RI-MAN, ang isang baguhan ay nagagawang dahan-dahang buhatin ang isang tao mula sa isang kama o isang wheelchair, buhatin siya sa kanyang mga bisig, halimbawa, sa banyo, at pagkatapos ay ihatid siya pabalik at maingat na inihiga o pinahiga siya. sa isang andador. Ngunit kung ang RI-MAN ay nagdadala lamang ng mga manika na tumitimbang ng 18.5 kg na nakaayos sa isang tiyak na posisyon, ang RIBA ay nagdadala na ng mga buhay na tao na tumitimbang ng hanggang 61 kilo.

Ang taas ng "oso" ay 140 sentimetro (RI-MAN - 158 cm), at tumitimbang ito ng 180 kilo na may mga baterya (predecessor - 100 kg). Kinikilala ng RIBA ang mga mukha at boses, nagsasagawa ng mga voice command, nagna-navigate sa nakolektang data ng video at audio, na pinoproseso nito nang 15 beses na mas mabilis kaysa sa RI-MAN, at "flexible" na tumutugon sa mga kaunting pagbabago sa kapaligiran.

Ang mga braso ng bagong robot ay may pitong antas ng kalayaan, ang ulo ay may isa (mamaya magkakaroon ng tatlo), at ang baywang ay may dalawang degree. Ang katawan ay natatakpan ng isang bagong malambot na materyal na binuo ng TRI, katulad ng polyurethane foam. Ang mga motor ay medyo tahimik (53.4 dB) at ang mga omnidirectional na gulong ay nagpapahintulot sa makina na magmaniobra sa mga masikip na espasyo.

Larawan 9 - Robot Assistant Yurina

Ang mga robot assistant ay unti-unting ipakikilala, ang gawain kung saan ay direktang tulungan ang mga doktor, ang mga modelong ito ay ginagamit na sa ilang mga klinika ng dayuhang gamot. Si Yurina, isang robot mula sa Japanese na kumpanya na Japan Logic Machine, ay may kakayahang magdala ng mga pasyenteng nakaratay sa higaan tulad ng isang gurney ng ospital, mas maayos lamang (Larawan 9).

Mas kawili-wili, maaaring mag-transform si Yurina sa isang wheelchair na kinokontrol ng touch screen, controller o boses. Ang robot ay sapat na matalino upang mag-navigate sa makitid na mga koridor, na ginagawa itong isang mahusay na katulong para sa mga tunay na doktor.

Figure 10 - Rapuda Auxiliary Robot Arm

Ang pinakabagong pag-unlad ng Japanese Institute for the Study of Intelligent Systems (Intelligent Systems Research Institute) ay mayroon ding praktikal na aplikasyon. Ang Rapuda robotic arm ay nakatuon sa pagpapadali ng buhay para sa mga taong may mga kapansanan na may mga isyu sa mobility sa kanilang mga upper limbs (Figure 10). Ang kamay na kontrolado ng joystick ay kumukuha ng isang basong tubig mula sa mesa at pinupulot pa ang mga bagay na nahulog sa sahig.

Sa ngayon, hindi masasabi ng mga tagalikha kung kailan at sa anong presyo magiging available ang Rapuda sa isang malawak na hanay ng mga mamimili. Talagang, sulit pa rin ang pagtatrabaho sa bilis ng pagmamanipula. Ngunit masasabi nating sigurado - ang teknolohiyang ito ay malinaw na hinihiling, kaya nagpapatuloy ang pag-unlad.

robot surgeon

Sa kumperensya ng California, ang tagagawa ng NVIDIA ay nag-anunsyo ng isang napaka-bold na ideya - upang magsagawa ng operasyon sa puso nang walang pag-aresto sa puso at pagbukas ng dibdib.

Gagawin ng robot surgeon ang operasyon gamit ang mga manipulator na dinala sa puso sa pamamagitan ng maliliit na butas sa dibdib ng pasyente. Ang on-the-fly imaging technology ay nagdi-digitize sa tumitibok na puso, na nagpapakita sa surgeon ng isang 3D na modelo na maaari niyang i-navigate nang eksakto sa parehong paraan na parang tinitingnan niya ang puso sa pamamagitan ng isang bukas na dibdib. Ang pangunahing kahirapan ay nakasalalay sa katotohanan na ang puso ay gumagawa ng isang malaking bilang ng mga paggalaw sa isang maikling panahon - ngunit, ayon sa mga developer, ang kapangyarihan ng mga modernong computing system batay sa NVIDIA GPUs ay sapat na upang mailarawan ang organ, pag-synchronize ng mga paggalaw ng mga instrumento ng robot na may tibok ng puso. Dahil dito, ang epekto ng kawalang-kilos ay nalikha - wala itong pagkakaiba sa siruhano kung ang puso ay "karapat-dapat" o gumagana, dahil ang mga manipulator ng robot ay gumagawa ng mga katulad na paggalaw, na nagbabayad para sa pagkatalo!

Sa ngayon, ang lahat ng impormasyon tungkol sa hindi kapani-paniwalang teknolohiyang ito ay binubuo ng isang maikling video demonstration, ngunit aasahan namin ang higit pang impormasyon mula sa NVIDIA. Sinong mag-aakala na isang kumpanya ng graphics card ang nagpaplanong baguhin ang operasyon.

Da Vinci

Layunin: surgeon

Paano ito gumagana: Sa ngayon, ang robot surgeon ay hindi isang self-acting na mekanismo, ngunit isang masunuring 500-kilogram na instrumento sa mga kamay ng isang doktor. Ang operating module ay may apat na braso. Tatlo sa mga ito ay nagtatapos sa mga miniature surgical instruments - scalpels at clamps, at ang pang-apat ay kumokontrol sa isang maliit na video camera. Ang Da Vinci ay nagpapatakbo sa pamamagitan ng mga butas ng sentimetro, kaya ang isang kamera ay kailangang-kailangan, ngunit ang pasyente ay halos walang mga galos. Kapag ang robot ay "nag-conjure" sa pasyente, ang human surgeon ay nakaupo sa console na malayo sa mesa. Minamanipula ng doktor ang mga joystick, na nagpapadala ng mga galaw ng mga daliri at kamay sa "mga kamay" ni da Vinci nang may tiyak na katumpakan. Tulad ng isang kamay ng tao, mayroon silang pitong antas ng kalayaan, ngunit ang mga manipulator ay mas malakas, hindi napapagod at agad na nag-freeze kung ang siruhano ay naglalabas ng mga joystick. Kinokontrol ng doktor ang kanyang mga aksyon sa pamamagitan ng eyepiece, na tumatanggap ng larawang pinalaki hanggang 12 beses mula sa video camera.

Kung saan naaangkop: Da Vinci robotic surgeon ay nagpapatakbo sa daan-daang mga klinika sa buong mundo. Mayroong 20 ganoong device sa Russia. Isa sa kanila - sa Federal Center para sa Puso, Dugo at Endocrinology. V.A. Almazov (St. Petersburg), kung saan gumaganap si da Vinci ng halos isang daang operasyon sa isang taon. Ang kanyang "kabayo" ay ang tumpak at tumpak na pag-alis ng labis: mga tumor, hernias, aneurysms.

Larawan: AFP/EAST NEWS, CORBIS/FOTO S.A., PANASONIC, DIOMEDIA, REUTERS/VOSTOCK PHOTO, IBM