Taqtil tegishda rang o'zgartiradigan material robotlarga insoniy sezgirlik berishi mumkin

Hozirgi kunda robotlar kameralar va boshqa vizual sensorlar yordamida atrof-muhitni yuqori aniqlikda tahlil qila oladi, ammo ular hali ham insoniy sezgirlikni qayta tiklashda qiynalmoqda. Science Advances jurnalida nashr etilgan tadqiqot bu muammoni hal qilish uchun bosilganda rangi o'zgaradigan yumshoq material ishlab chiqish orqali yechim taklif qiladi, bu mashinalarning murakkab ma'lumotlarni qayta ishlashga hojat qolmagan holda tegishlarni real vaqt rejimida aniqlashiga imkon beradi.

Texnologiya ishlash prinsipi

Londonning Queen Mary universiteti (QMUL) postdoktoranti Giacomo Sasso boshchiligidagi tadqiqotchilar ushbu texnologiya qo'llanilgan bosimni to'g'ridan-to'g'ri rangli naqshga aylantirishini, tez va batafsil o'qishlarni ta'minlashini ta'kidlaydilar. Ushbu ishlanma jarrohlik, protezlash va yuqori aniqlikdagi qayta ishlashda foydalanish istiqbollarini ochib beradi, chunki bu sohalarda kuchning eng kichik o'zgarishlari ahamiyatga ega.

Bu materialning ishlashi pigmentlar yoki bo'yoqlar bilan bog'liq emas. Rang o'zgarishi materialning mikroskopik tuzilishi tufayli sodir bo'ladi – fizika nuqtai nazaridan strukturali rang deb ataladigan hodisa. Varag' ichida soch qalinligidan kichikroq tuzilishlarda tashkil etilgan qatlamlar joylashgan bo'lib, ular yorug'likning ma'lum to'lqin uzunliklarini aks ettiradi. Bosim qo'llanilganda, bu qatlamlar yaqinlashadi va shu nuqtada aks etuvchi rang o'zgaradi.

Kamera yordamida bosimni vizuallashtirish

Bu xususiyat dasturiy ta'minot orqali ma'lumotlarni qayta tiklash zarurati bo'lmagan holda, yuzadagi qo'llanilgan bosimni darhol vizuallashtirish imkonini beradi, bu esa an'anaviy sensorlarning ishlashidagi kechikishga sabab bo'ladigan holatdir. Tegishlarni talqin qilish uchun olimlar material ostiga o'rnatilgan arzon USB kameradan foydalanishdi. Tizim doimiy ravishda rangdagi o'zgarishlarni qayd etadi va real vaqt rejimida bosim xaritasini hosil qiladi, bu robotlarga sezgirlikni tez va batafsil qabul qilish imkonini beradi.

Sinovlar davomida tizim juda nozik detallarni, masalan, tanga reliefini qayta ko'rsatishga muvaffaq bo'ldi. Boshqa tajribada yuzaning barmoq izi chiziqlarini aniq qayd etdi – avvalgi sensorlar erishmaydigan batafsillik darajasi. Sasso Earth.com intervyusida shunday dedi: «Biz shunchaki tegishni aniqlamaymiz; biz uning dinamikasini vizuallashtiramiz». U bu texnologiya nafaqat kontaktni qayd etishini, balki uning jarayon davomida dinamikasini kuzatish imkonini berishini aniqlashtirdi.

Ma'lumotlarni qayta ishlash bosqichini yo'qotish

Ko'rishga asoslangan an'anaviy taktil qayta aloqa tizimlari yumshoq gel deformatsiyasini qayd etadi va kontakt shakli hamda intensivligini tiklash uchun algoritmlardan foydalanadi. Bu jarayon sezilarli hisoblash quvvatini talab qiladi va javob berish vaqtini oshirishi mumkin. Yangi metodika bu zaruriyatni yo'q qiladi, chunki yuzaning o'zi barcha kerakli ma'lumotlarni ranglar orqali taqdim etadi, keyingi ma'lumotlarni qayta tiklashni cheklaydi, bu esa robotlarning taktil sezgirligini tezroq va samaraliroq qiladi.

Sasso aytishicha, bunday yondashuv integratsiyalashgan intellekt konsepsiyasiga yaqinlashtiradi, bunda aniqlash qobiliyati materialning o'zining bir qismi bo'lib, tizim ishlashini soddalashtiradi.

Potensial qo'llash sohalari

Tadqiqotchilar eng umidli qo'llash sohalaridan biri kichik va mo'rt ob'ektlarni manipulyatsiya qilish uchun ishlatiladigan robot qo'lchanglari ekanligini ko'rsatadilar. Sensor qo'llanilgan kuch komponentni shikastlash chegarasiga yaqinlashayotganini darhol signal berishi mumkin edi. Tibbiyotda material protezlarning tegishga sezgirligini oshirishi va jarrohlik asboblariga qo'shimcha ma'lumot berishi mumkin. Mualliflar ta'kidlashicha, sog'lom to'qimalar va potentsial o'smaga nisbatan qattiqlikdagi nozik farqlar protsedura davomida ko'rinadigan rang o'zgarishlariga aylantirilishi mumkin.

Eritilgan natijalarga qaramay, Sasso texnologiya boshlang'ich bosqichda ekanligini ta'kidlaydi. U Earth.com intervyusida shunday dedi: «Albatta, bu hali prototip, shuning uchun tijorat yoki klinik qo'llash haqida o'ylashdan oldin katta muhandislik ishi bajarilishi kerak». Uning so'zlariga ko'ra, material bozorda paydo bo'lishi yoki tibbiyot sharoitlarida ishlatilishi uchun muhandislik yechimlari ishlab chiqilishi kerak.

Gumanoid robotlar shifokorlar nazoratida tirik hayvonlarda operatsiyalar o'tkazmoqda

Batafsil

olhardigital.com.br10-iyul, 21:14

Gumanoid robotlar shifokorlar nazoratida tirik hayvonlarda operatsiyalar o'tkazmoqda

Innovatsion tibbiyot eksperimenti doirasida gumanoid robotlar birinchi marta tirik hayvonlarda safra kesasini jarrohlik yo'li bilan olib tashlashni amalga oshirdi. Muhim jihati shundaki, mashinalar avtonom ravishda harakat qilmagan va inson jarrohlarni almashtirmagan; barcha harakatlar malakali mutaxassislar tomonidan masofadan nazorat qilingan, bu esa inson va robot hamkorligi modelini ifodalaydi.

Tadqiqot va texnologiya salohiyati

Nature jurnalida nashr etilgan ushbu tadqiqot preklinik sinovlar davomida tirik cho'chqilarda ikki minimal invaziv operatsiya o'tkazilganligini batafsil bayon etadi. Tadqiqotchilar bu texnologiya kelajakda insonlarda xavfsiz va samarali bo'lsa, jarrohlar yuqori narx tufayli maxsus jarrohlik uskunalari bo'lmagan kichik kasalxonalar va klinikalarida robotlashtirilgan protseduralarni masofadan o'tkazish imkonini berishini taxmin qilishmoqda.

Robotlarning mavjudligi afzalliklari

Kalinforniya universiteti San-Diego (UC San Diego) Tibbiyot fakultetining jarrohlik bo'yicha yordamchi professori aytishicha, bu yechimning asosiy afzalligi uning soddaligi va past narxi hisoblanadi. U «bu narxning bir qismi va operatsionda joyning bir qismini egallaydi» deb ta'kidladi, bu esa uni qishloq hududlaridan tortib jang maydoniga va kosmosgacha hamma joyga joriy etishni osonlashtiradi.

Eksperimentda Xitoy ishlab chiqaruvchisi Unitree tomonidan ishlab chiqarilgan Unitree G1 gumanoid roboti ishlatildi. Deyarli funksional bo'lmagan qo'llarga ega uskunaning asosiy versiyasi 13 500 AQSh dollari (69 100 Braziliya real) dan boshlanadi, qo'shimcha ravishda yetkazib berish xarajatlari 300 dan 1 200 AQSh dollarigacha (1 500 dan 6 100 Braziliya real) ni tashkil etadi. Biroq, ko'proq mahoratli robot qo'llar kabi zarur deb hisoblangan komponentlarni qo'shish narxni 67 000 AQSh dollaridan (343 100 Braziliya real) oshirishi mumkin.

Biroq, bu narx Intuitive Surgical kompaniyasining Da Vinci Jarrohlik Tizimi kabi maxsus jarrohlik tizimlariga qaraganda sezilarli darajada pastroq, uning narxi yuzlab minglardan bir necha million dollargacha o'zgaradi. Bundan tashqari, hajmi ajralib turadi: Da Vinci tizimi taxminan 815 kilogramm og'irlikka ega va operatsiyalarda katta joy talab qiladi, Unitree G1 esa taxminan 1,5 metr balandlikda va faqat 27 kilogramm og'irlikdagi bo'lib, bu uni kichikroq klinik sharoitlarda va uzoq hududlarda foydalanishni osonlashtiradi.

Biroq, tadqiqotchilar Da Vinci tizimi allaqachon AQSh Oziq-ovqat va Dorilar bo'yicha tartibga soluvchi organ FDA tomonidan tasdiqlangan va turli jarrohlik turlari uchun turli klinik sinovlarda tekshirilgan ekanligini ta'kidlaydilar. Gumanoid masofadan boshqariladigan robotlar hayvonlar ustidan o'tkazilgan operatsiyalar muvaffaqiyatiga qaramay, hali ham eksperimental bosqichda qolmoqda.

Jarroh roliga moslashtirishlar

Eksperimentni amalga oshirish uchun UC San Diego jamoasi robot uchun «Surgie» nomli maxsus moslamalarni ishlab chiqardi. Tadqiqotchilar gumanoidga jarrohlik asboblarini ushlab turish imkonini beruvchi jismoniy adapterlar yaratdilar, shuningdek, jarrohning intuitiv qo'l harakatlarini robotning bilaklariga o'rnatilgan asboblar uchun aniq buyruqlarga aylantira oladigan dasturiy ta'minotni ishlab chiqdilar.

Boshqaruv jarroh tomonidan stereoskopik displeylar bilan jihozlangan kompyuter orqali amalga oshirildi, bu protsedurani vizualizatsiya qilish imkonini berdi. Pedal operatorning qo'l harakatlarini jarrohlik asboblari nisbatan ulash yoki uzish uchun xizmat qildi. Birinchi cho'chqa operatsiyasida jarroh robot yonida yordamchi sifatida turardi. Ikkinchi operatsiyada ikkita masofadan boshqariladigan gumanoid birgalikda protseduraga ishtirok etdi.

E'tibor talab qiladigan cheklovlar

Tadqiqot shu bilan birga ushbu texnologiyaning klinik qo'llanilishiga hozircha to'sqinlik qilayotgan bir qator to'siqlarni ham aniqladi. Operatsiyalar paytida jamoa aniqlikni oshirish maqsadida robotlarni qayta kalibrlash yoki uning qo'llari va korpusini tibbiy asboblar nisbatan jismonan siljitish uchun protseduralarni bir necha daqiqa to'xtatishga majbur bo'ldi. UC San Diego Todayda aytilganidek, operatsiya mavjud maxsus jarrohlik tizimlaridan foydalanishga qaraganda «ko'proq vaqtni talab qildi».

Boshqa bir cheklov Unitree G1 ning jismoniy tuzilishi bilan bog'liq. Robotning qo'llari tarqalishi atigi 450 millimetrni tashkil etadi, ammo kattalar odami 1,6 dan 1,8 metrgacha yetib borishi mumkin. Bu farq masofaviy operatorlarning faoliyat zonasi cheklovini belgilaydi. Bundan tashqari, robotlarning harakatlanish cheklovlari tez-tez kalibrlash zarurati bilan birga jarrohlik jamoasi uchun kognitiv va operatsion yukni oshirdi.

Tadqiqotchilar shuni ham ta'kidladilarki, operator tomonidan bajarilgan harakat va robot tomonidan bajarilishi o'rtasidagi kechikish — kelajakdagi masofaviy operatsiyalar uchun yana bir muhim muammo hisoblanadi. Zamonaviy gumanoid robot tizimlari yuzlab millisekundlardagi kechikishlarni namoyish etadi, ammo oldingi tadqiqotlar jarrohlik tizimlari ideal holda 150 millisekunddan kam kechikish bilan ishlashi kerakligini ko'rsatadi. Sinovlar shuni ham ko'rsatdiki, tajribali jarrohlar va rezidentlar gumanoid robotlarni boshqarishdan ko'ra, telerobotik jarrohlikdagi mezon sifatida qabul qilinadigan Da Vinci Research Kit to'plamining elementlaridan foydalangan holda mashg'ulot vazifalarini tezroq bajardilar.

Kelajakdagi maqsadlar: avtonom yordamchilar

Mavjud cheklovlarga qaramay, tadqiqotchilar tizimni takomillashtirishda davom etayotganini va yangi qo'llanilish sohalarini o'rganayotganini ta'kidlaydilar. UC San Diego elektromekanika va kompyuter fanlari professori Michael Ip shuni aytdiki, maqsadlardan biri «avtonom jarrohlik yordamchisini» ishlab chiqish bo'lib, u asboblarni topish yoki hatto operatsiyani tozalash kabi umumiy vazifalarda shifokorlarga yordam bera oladi. Ip ta'kidlaganidek, «masofadan boshqariladigan va avtonom gumanoid robotlar bemorlar boshqa tarzda erisha olmas edi, bunday muhim operatsiyalarga kirish imkoniyatini kengaytirish uchun haqiqiy salohiyatga ega», bu sog'liqni saqlash inqirozini nafaqat AQShda, balki butun dunyo miqyosida hal qilishga yordam berishi mumkin. Biroq, robototexnika sohasidagi ko'plab yetakchi tadqiqotchilar universal robotlar to'liq avtonom ishlash qobiliyatiga, ayniqsa odamlar yaqinida va xavfsizlik kafolati bilan, hali to'liq amalga oshishdan uzoq ekanligi fikrida birlashishmoqda.