Проверять пульс доверят роботизированному пальцу

Исследователи из Китайского университета науки и технологий создали мягкий роботизированный аналог пальца с улучшенным тактильным восприятием. Устройство с искусственным осязанием способно выполнять первичный врачебный осмотр. Например, измерять пульс пациента или выявлять новообразования.

Жёсткие роботизированные пальцы уже существуют, но вызывают у экспертов опасения. Так, чрезмерное воздействие на новообразования может одновременно с диагностикой причинить боль или даже ухудшить состояние опухолей.

В определённом смысле противоположность — также уже существующие примеры безопасной и недорогой, кстати, мягкой робототехники, воспроизводящей движения человеческих рук. Однако у таких устройств есть свои недостатки с точки зрения медицинского применения: подобные устройства не смогли распознать сложные характеристики объектов, к которым прикасались, не дотягивая до возможностей настоящих пальцев.

Авторы новинки отметили значительный прогресс за последнее десятилетие в этой сфере, однако большинство мягких пальцев, представленных в специальной литературе, по-прежнему имеют существенные недостатки по сравнению с человеческими руками. Иными словами, многие роботизированные пальцы оказались не готовы приносить пользу в «реальном мире».

Чтобы преодолеть проблему, исследователи разработали относительно простое устройство, которое содержит катушки из проводящего волокна двух назначений. Катушки первого типа — это обмотка пустотелых сегментов гибкого устройства, чтобы приводить их в движение. Вторая катушка — это скрученное жидкометаллическое волокно в кончике искусственного пальца.

Измеряя перепады электрического тока в устройстве, изобретатели обнаружили, что могут мгновенно отслеживать, насколько сгибается палец во время прикосновения, и силу, действующую на кончик. Таким образом, устройство могло воспринимать механические свойства объекта почти что с человеческой эффективностью.

Чтобы протестировать устройство, исследователи сначала провели пером по кончику искусственного пальца. И отчётливо зафиксировали изменение сопротивления, что указывало на высокую чувствительность к воздействию даже минимальной силы.

Затем они постучали по кончику пальца стеклянным стержнем и несколько раз согнули палец, наблюдая, что датчики устройства точно определяют тип и величину приложенной силы.

Чтобы проверить медицинскую пригодность, изобретение прикрепили к роботизированной руке и наблюдали, как новинка распознает три уплотнения в большом пласте силикона. При этом изобретатели анализировали, будет ли сенсорное приспособление правильно пальпировать, как говорят медики, то есть нажимать осторожно, как это сделал бы врач. А затем прикреплённый к роботизированному подобию руки сенсорный палец также правильно находил артерию на запястье человека и измерял пульс.

Авторы исследования написали в научной статье, что людям дано с лёгкостью определять жёсткость различных объектов, просто касаясь их. Аналогичным образом изобретённое устройство способно определять простым нажатием на предмет его жёсткость.

В дополнение к измерению пульса и исследованию «опухолей» в силиконе, исследователи произносили слово «привет» и убедились, что роботизированный палец может набирать текст, «как человеческая рука».

В заключение авторы добавили, что с дополнительными датчиками для управления гибкостью в суставах устройства, чтобы оно ещё больше уподобилось человеческому пальцу, новинка станет пригодной для эффективных медицинских обследований уже в ближайшем будущем.

Создатели надеются, что их изобретение поможет врачам на ранней стадии выявлять такие заболевания, как рак молочной железы, когда опухоли лучше поддаются лечению. Чувствительный искусственный палец также помог бы пациентам ощущать себя спокойнее во время медосмотров, которые могут казаться неприятными или слишком инвазивными.

Исследователь сенсорных технологий Хонбо Ван сказал, что в дальнейшем они с соавторами надеются создать интеллектуальную, ловкую кисть на роботизированном манипуляторе, с датчиками и искусственными мышцами. Цель — получить в совокупности инструмент столь же умелый, как и рука человека, от плеча до кончиков пальцев.


— Ван.