机器人进入手术室,悬壶济世的时代来临?

商业

05-05 16:24

本文来自微信公众号「腾讯深网」(ID:qqshenwang),作者为马关夏、康路,爱范儿经授权发布。

人类正在制造大批的机器人,来帮助我们完成工作。或许未来,生活中的大多数工作,都会由机器人来完成。机器人时代来临了,你感觉到了吗?

提到机器人,应用最多的应该是工厂中高速作业的工业机器人,汽车制造是机器人应用最广泛的领域。事实上,目前机器人技术的发展已经非常惊人,机器人开始出现在我们生活中的各个领域,机器人时代已经悄无声息的来到我们身边。

看得见的未来第七期,节目组走访了中科院重庆绿色智能技术研究院和中科院深圳先进技术研究院,我们试图从那些即将投入使用的机器人身上,探寻未来机器人时代无限的应用可能。

手术机器人

机器人进入手术室,悬壶济世的时代来临? | 看得见的未来·第七期

在中科院重庆绿色智能技术研究院,一台结构复杂的腹腔微创手术机器人即将投入使用。这台手术机器人只需在患病部位打上几个孔,就可以进行手术,而不会像人工手术那样,需要更大的操作面,对患者造成的创伤会更小。

据该项目的技术负责人谢毅介绍,这台机器人能满足医生任何手部动作的需求,与人手的关节相比,它的运动空间更大,同时也更加的灵活,可以完成人手达不到的手术过程。谢毅表示「传统手术至少需要两到三个人,但是这台机器人至少有三个臂甚至四个臂,所以它可以一人操作多个臂,这就更加的高效,也更加的安全。」

该项目的机械主管邹钱生对这台手术机器人的构造和工作原理做了更为详实的介绍。这台手术机器人包括医生操作的主控台、机械手臂和 3D 视觉成像系统等几个部分,主刀医生在手术的过程中,只需要通过主控台就能操作机械手臂进行手术,而 3D 视觉成像系统则在这个过程中充当了医生的眼睛。

邹钱生解释道「传统的医生是站在病床旁边,手上拿着两个器械,旁边有一个辅助的人,或者拿着一个内窥镜在那儿看着屏幕做手术,这种情况如果长时间站着就会很累。而且医生的手部有抖动,造成不精确性,以后医生做手术的过程中有杠杆原理,这就更无法精确地夹到目标物。」而这台手术机器人的出现将在很大程度上完全解决这些问题。

不过,目前这台手术机器人仍存在诸如视觉成像延迟的问题,而且手术距离越远延迟就越长,这是邹钱生和团队仍需要解决的问题。「比如手术那边医生已经归位,这边还没有完成,就会造成延迟,就会造成病人一些多余的情况出现,比如出血、没有及时完成缝合等等,所以我们要解决远距离延时的情况。」邹钱生表示。

3D 立体成像系统可以提供立体视觉信息,还可以实现 5 倍 10 倍的变焦,医生能观测到更加细致准确的影像。如果 5G 时代到来后,通信进入更低延时的环境,那么像这样手术机器人将可以实现远程的手术,患者和医生可以在不同的城市,甚至可以在不同的国家。这或许也可以在一定程度上缓解医疗资源分布不均的问题。手术机器人的手部振动过滤的功能也会大大提升手术的稳定性。

医疗机器人行业

实际上医疗领域的机器人市场正在快速增长,据前瞻产业研究院的数据显示,2015 年全球医疗机器人营收规模达到 81 亿美元,预计 2020 年全球医疗机器人营收规模将达 124 亿美元。世界上很多机器人研发团队和创新企业都在积极推进医疗机器人的发展,一些技术领先的产品价格非常昂贵。

中科院重庆绿色智能技术研究院手术机器人项目技术负责人谢毅介绍,医疗机器人目前在大类上主要分为用于脑部手术、眼部手术、骨科以及腹腔的手术机器人。但目前手术机器人的价格依旧昂贵,比如针对腹腔的手术机器人只有进口的产品,一台的价格高达两三千万,并且还有耗材的费用,另外每年维护费用也在 20 多万美元。谢毅希望能够尽快研发出国产的手术机器人,并预计未来市场价格在 500 万到 1 千万之间,仅为进口价格的一半到三分之一。

谢毅和他的团队的研发还在继续,他们希望这台手术机器人具备更强的能力和安全性。「安全性是非常重要的一个考核指标,所以我们在整个系统设计之初,重点考虑安全性问题。我们通过这么几个层面进行保障,第一是机械层面,比如我们做了机械限位,这样就能保证它的运动范围在一定范围之内,另外电子我们也是进行了双备份,比如它的关节的传感器也是两套,这样的话一套失灵以后,能够保证另一套能够正常工作。还有软件和控制层面,我们也做了比如说最大运动速度加速度范围这样的限制,还有就是通过高质量的软件编程。通过这几个层面的保证,我们对整个机器人系统的安全性非常有信心。」

不过谢毅也补充说到「当然任何一套系统都没有办法做到 100% 的安全可靠,从概率角度来说,确实也会出现故障的时候。我们也设计了一套紧急按钮的机制,在旁边的护士或者医生一旦发现异常,可以及时地终止这个系统的运行,人为地介入,人为地干预。我们也希望能够做到更加小型化,另外提高它的智能化,比如说可以做它的图象的智能识别与辅助。」

医疗机器人需要多久就会普及,我们并不清楚,在关乎生命的重要时刻,你是否会信任机器人?每个人的心中都有自己的答案,不过我们要对技术多一些宽容,才会迎来发展。

未来,人类将和越来越多的机器人合作共事,甚至共生。人们能够升级身体的部位,使其具备惊人的能力。这样的电影场景我们并不陌生。当人们失去肢体的运动能力或衰老, 机械假肢也许会重新支撑起我的生活。在现实生活中,也有类似的产品正在发展。

外骨骼机器人

机器人进入手术室,悬壶济世的时代来临? | 看得见的未来·第七期

中国科学院深圳先进技术研究院,正在进行一项改变行动障碍者生活的尝试,研究人员开发了最新一款供截瘫病人使用的外骨骼机器人。据该研究院的高级工程师王灿博士介绍,外骨骼机器人从应用领域来分可以分为三类,第一类是军事用途,主要是在战场上增强单兵作战能力;第二类是助力和助行,主要是降低人的疲劳和保护人的关节;第三类是医疗康复,这也是王灿博士和他的团队最早做项目。

过去几年,中科院深圳先进技术研究院智能仿生中心的外骨骼机器人已经经历了几次迭代,目前,第三代的外骨骼机器人可以通过使用者双手的拐杖来实现使用者对外骨骼机器人的控制。「拐杖的作用就是平衡,因为截瘫病人下肢没有知觉,要靠机器来带动,机器行走的时候,人的上身又是在动的,所以重心很难把握。通过拐杖,可以实现每时每刻的平衡,三点决定一个平面,这就是提高它的稳定性和安全性。」对于目前的外骨骼机器人为何仍需要拐杖,智能仿生中心的高级工程师彭安思解释道。

现阶段的外骨骼机器人已经可以帮助行动障碍的人们实现再次行走的梦想,不过病人的双手并没有被解放。想要解放行动障碍者的双手,就要解决平衡的问题。智能仿生中心的研发团队正在将这个难题一点点解开,没有拐杖的自平衡机器人是他们未来研究的方向。

智能仿生中心的工程师何勇表示「人体的髋关节可以提供两个方向的助力,膝关节一个方向的助力,以及踝关节两个方向的助力,人体总共具有 10 个驱动关节。外骨骼机器人可以在最大程度上模拟人的整体行走运动,在使用过程中,可以通过一些算法实现自平衡的行走,而不再需要那些拐杖,或者手推车的外部支撑来保持平衡了。」

不过何勇也坦言,整个系统设计的复杂程度较之前高很多,控制变量的大幅增加是目前面临的主要困难。未来,何勇他们希望通过一种穿戴式的脑内检测设备,让穿戴这套外骨骼机器人患者通过意念或者想象力来控制运动状态。

让行动障碍者可以用自己的意念控制外骨骼机器人,像普通人一样自如的行走,听起来让人期待。也许未来,就是这样。外骨骼机器人的发展就像人肢体的延伸,使用穿戴式外骨骼机器人,就好像动自己的手,动自己的脚一样,它能够根据你的运动和你的运动意图,来自己做出反应,随时都可以助力你,而不是妨碍你。未来外骨骼还可能会变得更加轻便,也许就像一件大衣,而不是我们现在看到的由笨重的构建组成。

机器人时代来临了,你感觉到了吗?你是欢迎还是排斥;是恐惧还是好奇?不管你怎么想,请给技术多一些宽容。

机器人进入手术室,悬壶济世的时代来临? | 看得见的未来·第七期

后评论

评论在审核通过后将对所有人可见

正在加载中

爱范儿,让未来触手可及。

本篇来自栏目

解锁订阅模式,获得更多专属优质内容