اختصاصی شبکه علمی ثریا- سیستم های رباتیک در دهه های گذشته به طور فزاینده ای پیچیده شده اند و هم از نظر دقت و هم از نظر قابلیت ها بهبود یافته اند. این امر به تدریج اتوماسیون جزئی برخی از روش های جراحی و پزشکی را تسهیل می کند. محققان دانشگاه Tsinghua اخیرا یک شاخک رباتیک منعطف ساخته اند که می تواند به طور بالقوه برای بهبود کارایی برخی از روش های پزشکی استاندارد مورد استفاده قرار گیرد. یکی از محققانی که این مطالعه را انجام داده است، گفت: یک پزشک جراح مغز و اعصاب یک روز به آزمایشگاه ما آمد و از ما در مورد امکان ساخت یک شاخک منعطف و قابل کنترل برای کمک به او در جراحیهای مغز و اعصاب پرسید. او میخواهد این شاخک نرم نسبت به محیط اطراف بسیار ایمن باشد و بتواند با کنترل از راه دور به جهات مختلف خم شود. بنابراین ما یک شاخک رباتیک منعطف ایجاد کردیم.
نمونه اولیه شاخک رباتیک ایجاد شده دو محدودیت کلیدی داشت. اول این که خیلی آهسته حرکت می کرد و دوم اینکه کنترل حرکات آن به خصوص در حضور اختلالات خارجی شناخته شده یا ناشناخته دشوار بود. برای غلبه بر این محدودیتها، محققان یک کنترلکننده دو کاناله چند ورودی چند خروجی بر اساس دو استراتژی کنترلی برای حرکت خمشی و نوسانی و همچنین استراتژی خنککننده فعال برای مواد SMA ایجاد کردند که به آنها اجازه میدهد تا به کنترل بهتر حرکات ربات های خود بپردازند.هدف اصلی این دستگاه کنترل افزایش سرعت تحریک شاخک رباتیک و بهبود قابلیت کنترل آن است، زیرا این امر به نوبه خود می تواند اجرای آن را در دنیای واقعی تسهیل کند. محقق دیگری که این مطالعه را انجام داده است، گفت: "شاخک ما با گرم کردن/خنک کردن سه فنر آلیاژ حافظه شکل (SMA) فعال می شود. این فنرهای SMA به ترتیب با گرم شدن و سرد شدن بلند میشوند، بنابراین شاخک را به سمت خم شدن در جهات مختلف با زوایای مختلف سوق میدهند. ما از چند دوربین و نشانگر ثابت روی شاخک رباتیک برای یافتن حالتهای خمشی در زمان واقعی استفاده کردیم. شاخک و یک دستگاه کنترل مسئولیت برای فرمان دادن به SMAها و هدایت شاخک به جهت تغییر شکل و زاویه خمش مطلوب را برعهده دارند.
فنرهای SMA که شاخک روباتیک تیم را کنترل می کنند، چگالی انرژی بالایی دارند. در نتیجه، شاخک همچنین می تواند سبک وزن و فشرده باشد، که ممکن است برای برخی از کاربردهای پزشکی مناسب تر باشد. محققان سیستم خود را در یک سری آزمایش بررسی کردند، جایی که آن را از راه دور کنترل کردند تا تصاویر یک اتاق را از طریق یک دوربین یکپارچه اسکن کنند. آنها دریافتند که نتایج بسیار امیدوارکنندهای به دست آوردهاند زیرا می تواند حرکات خمشی مختلف را هم به طور موثر و هم سریع انجام دهد.
شاخک رباتیک با موفقیت توسط مواد هوشمند فعال شد و یک دستگاه نسبتاً نرم، با توانایی بالا و قابل کنترل را تشکیل داد. این بدان معناست که در آینده، به طور بالقوه میتوانیم یک بازوی رباتیک، کاتتر یا آندوسکوپ با استفاده از مواد منعطف با کارایی مشابه با همتایان سفت و سخت آنها بسازیم. در حالی که محققان تاکنون فقط شاخک رباتیک خود را در آزمایشگاه آزمایش کردهاند، در نهایت امیدوارند آن را در تنظیمات بالینی آزمایش کنند و از آن برای انجام جراحیهای واقعی استفاده کنند. برای انجام این کار، آنها اکنون در تلاش هستند تا قابلیتهای تحریک، حس و کنترل سیستم خود را بیشتر بهبود بخشند تا اطمینان حاصل کنند که میتواند به جراحان برای انجام بازرسیهای داخلی بدون آسیب رساندن به بدن بیمار کمک کند.