2019年医用机器人研发热点回眸

 2019年，医疗机器人领域的产品化和标准化加速发展。国内外多项手术机器人产品通过了监管机构审批；ISO/TC299发布了两项涉及手术机器人和康复机器人的国际标准。在5G通信支持下，远程机器人手术再次成为关注点。新型交互机构、人工智能、虚拟现实以及新一代通信等技术持续融入医疗机器人开发过程，数据驱动下的智能化人机协作正在成为医疗机器人的研究特色。医疗机器人的临床需求牵引、医工联动创新的特色得到了进一步巩固。     

神经外科机器人辅助手术系统

同医生操作比较,机器人具有精度高、不会疲劳等优点,结合医学影像、计算机和机器人技术的机器人辅助手术系统是当前国内外的研究热点。介绍了无框架神经外科立体定向术辅助外科手术系统的系统结构,综合分析了系统设计、操作过程中保证操作安全、改善使用性能方面的一些新方法,如基于数字医学图像传输标准的数据获取、结合虚拟现实的手术规划、主被动结合的手术器械支架以及将机器人运动框架模型融合在现场视频用于远程手术等技术,经临床验证有效可行。     

融合远心运动机构与串联机械臂的穿刺手术机器人系统研究

针对现有穿刺手术机器人远程中心运动(RCM)无法兼顾安全性、精准性及空间有效性的问题,提出结合RCM机构和多自由度串联机械臂,研制一款混联式穿刺手术机器人系统。首先,基于双平行四边形机构设计机器人末端RCM执行机构,用于保证穿刺手术过程中远程中心运动的精度与安全性;然后,结合串联机械臂搭建穿刺手术机器人系统以保证较大的工作空间;最后,设计混联式机器人与现有基于主动式RCM约束(ARCMC)的通用串联穿刺手术机器人系统RCM的定位精度对比实验。结果表明,与基于ARCMC的机型相比,所设计穿刺辅助机器人系统的远端中心俯仰运动和翻滚运动位置误差分别降低了52.6%和59.7%,且其工作空间也远高于基于被动式RCM约束(PRCMC)设计的穿刺手术机。由此可以证明所设计的混联式穿刺手术机器人系统在穿刺手术辅助方面的性能更好。     

机器人手术系统的发展历史与未来

外科微创化手术开启了机器人手术时代。机器人手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快、外观美容的优势,在医学的多个领域得到了日益广泛的应用。在21世纪,机器人手术系统会更加安全和高效。     

体内微型医用机器人

依据不同的人体环境中体内微型医用机器人不同的驱动机制,综述体内微型机器人国内外研究现状,包括仿生物游动（泳动）驱动、特殊机械机构驱动、体外特殊场（磁场、超声波场等）驱动、胶囊类内窥镜微型机器人;分析目前体内微型机器人驱动机制在运动控制、手术安全存在的问题,讨论体内微型医用机器人关键技术：尺寸微型化、驱动机制、精确控制系统和能量供应等.探讨体内微型机器人在临床疾病诊断、体内手术的应用前景和发展方向.     

视觉定位脑外科手术机器人系统的坐标映射

详细阐述了基于视觉定位技术的脑外科手术机器人系统的构成与手术过程,探讨了系统四个坐标系之间的相互映射关系·利用计算机视觉、机器人和医学影像三维重建技术,辅助医生完成脑外科手术·系统采用标记点校准方法,用视觉定位代替人为机械臂定位方式,使系统在手术精度与智能化方面有了很大的改善·通过研究各个坐标系之间映射关系,完成手术校准与规划,引导机器人到达规划的位姿,为实际应用提供了理论基础·     

虚拟现实技术在遥控机器人领域的运用

虚拟现实技术的起源和发展得益于机器人技术,同时为机器人技术提供了强有力的技术手段,二者之间有相互协同优势.阐述基于虚拟现实的遥控机器人的技术原理、体系结构、开发平台与当前主流方法,并分析了远程遥控机器人医学手术、家用机器人远端操控系统、远程空间作业机器人的实例,介绍了本领域中的已解决问题与待解决问题.     

“妙手”医疗机器人世界领先

天津大学机械学院研发的“妙手”医疗机器人系统通过市科委组织的专家鉴定。由中科院北京自动化研究所副所长，国家“863计划”机器人主题专家组副组长，特种机器人专题责任专家谭民教授主持的鉴定委员会一致认为该系统在技术上达到了国际先进水平。     

远程控制机器人数据采集及传输方案的分析与实现

利用数据传输与数据处理的独立性思想设计本地数据采集方案，采用JSP、Applet、Servlet和JNI技术相结合的方法，提出了一种基于Java平台的远程网络机器人数据采集系统的方案，并在实际中得到应用，为基于互联网络的远程机器人系统的控制进行了有益的探索．     

心血管微创介入手术机器人推进机构的关键技术研究

推进机构设计作为心血管微创介入手术机器人的重要部分,其可靠性直接影响了所设计手术机器人系统的精度和准确性。通过对心血管微创介入手术机器人推进机构的分析,模仿人手的推进和捻旋操作方式,设计一种新型的导管、导丝推进机构,实现导管、导丝、球囊、支架的递送,以达到辅助医生完成介入手术的目的。并设计了推进机构的主从操作系统,操作者可以在远端操控推进机构完成对导管、导丝等器械的推进和捻旋,大大减少手术过程中对医生的辐射,降低医生的劳动强度。并对力反馈的实现方法进行设计和分析,实现远程操作医生的力觉临场感,进一步增强系统的可靠性。     

机器人辅助腹腔镜手术中半主动关节插入端口减重控制

在机器人辅助的腹腔镜手术中,由于机器人远程运动中心和插入端口错位或在手术过程中作用在钳尖上的外力使患者腹壁插入端口上存在负荷,这不仅会加重患者身体承受的压力,还会增加钳与套管针之间的摩擦力,对手术的精细操作和估计力的准确性造成不利影响.为减少机器人在手术中对插入端口产生的负荷,提出一种对半主动关节外科辅助机器人手臂的控...     

世界首台脊柱微创手术机器人研制成功

由第三军医大学重庆新桥医院与中科院沈阳自动化研究所联合研发的、具有完全自主知识产权的脊柱微创手术机器人于近日在新桥医院投入前期临床试验。这是世界上首台专门用于脊柱微创手术的机器人系统，标志着临床脊柱微创手术即将步入全新的机器人时代。     

最有前途的五种机器人

美国《福布斯》杂志最近评出最具人气的五种机器人。这五类机器人将对人类近期的生活产生重大影响。“达·芬奇外科系统”机器人“达·芬奇外科系统”机器人能够协助外科医生在任何距离上对病人实施手术,而医生只需要远程操作就可以完成各种复杂的工作。而且,不久前的一项研究表明,借助这一机器人接受过手术     

新型机器人辅助全膝置换手术中机械手的设计

针对当前全膝置换手术机器人存在的占用手术空间大、术中患肢不能移动等问题，设计了一套新型的机械手结构，包括可调式的支撑臂、固定远端股骨的骨夹以及伺服电机驱动机械臂，并在实验室中搭建了机器人辅助全膝置换手术系统．实验证明该结构不仅彻底地解决了困扰传统机器人辅助手术中患者腿部的固定装夹问题，而且整个系统结构紧凑，大大方便了医生的手术干预，为机器人辅助膝关节手术的后续研究奠定了基础．     

骨科手术机器人技术发展及临床应用

 骨科手术机器人是推动精准、微创骨科手术发展的核心智能化装备,是骨科手术发展的趋势,已成为国际研究热点。本文介绍了骨科手术机器人的发展历程及国内外典型的骨科手术产品,重点介绍自主研发的天玑骨科手术机器人的研发历程及技术优势。天玑骨科手术机器人是国际首台通用型骨科手术机器人产品,可完成包括四肢、骨盆及髋臼创伤,脊柱退行性疾病在内的的多种骨科手术,定位精度及性能指标达国际领先水平,获中国医疗外科机器人Ⅲ器械注册证。同时,对骨科手术机器人的发展趋势进行了预测及分析。     

不寻常的光——激光

当“达芬奇”遇上激光 别惊讶,这个“达芬奇”可不是画家达芬奇,而是“达芬奇”机器人手术系统。这个身高1．8米、肯着三头四臂的大个子,是外科手术中医生的好帮手。如今,医生们给它配上了激光刀,真是如虎添翼呢。     

网络远程机器人学及其应用

根据远程机器人控制的新趋势，研究了Internet远程机器人学需要解决的一些关键技术，如：网络的智能分布计算、人与计算机接口、网络与机器人接口等，对其目前的发展状况进行了综述。结合目前网络软件开发的新动向，讨论了中件技术CORBA在解决Internet远程机器人学问题中所起的作用，以及利用Java编程语言控制远程机器人和提高其系统性能的有效途径。探讨了Internet远程机器人学的应用前景，并指出网络远程机器人控制的未来发展趋势是以人为中心的人－机智能相互补充、相互协调的合作机制。     

颅底及面侧深区穿刺诊疗机器人系统及实验研究

针对颅底及面侧深区穿刺诊疗手术在活检、放射性粒子植入、射频热凝等介入过程中的多样化需求,研发了一套多功能外科手术机器人系统.该系统可辅助医生完成放针、植入粒子等手术操作.根据不同的手术需求,设计了三款末端执行器,利用通用接口可实现末端执行器与机器人之间的快速安装与拆卸.提出基于光学导航的混合运动控制方法保证机器人系统的定位精度.通过实验验证了机器人的定位精度,并通过尸体实验验证了整个机器人系统在三种手术中的性能.结果表明,该机器人系统具有较高的定位精度,并可灵活应用于多种手术中,具有一定的可行性.     

主从式遥操作血管介入机器人

传统的血管介入手术需要医生徒手操控导管,存在医生受辐射和人为因素影响手术质量等弊端.针对该问题,设计了用于辅助医生手术的主从式遥操作血管介入机器人.根据临床手术的要求,基于模块化理念,分别对机器人的从端推进机构、主端操控装置进行了结构设计,为主从模式的实现做了相关的软、硬件开发;对机器人样机进行了必要的性能测试,证实了该机器人具有小于1mm的运动控制精度和044ms的主从运动实时性.结果表明:该机器人系统解决了传统手术中的问题,在功能和性能上完全满足血管介入手术的要求,具有较高的临床使用价值.     

机器人与卫星联手——为大跨度桥梁施工监测尽职守

我国自主研发的基于全球卫星定位系统和测量机器人的远程实时动态几何监测系统，在世界最大跨径的斜拉桥苏通大桥上成功应用．具有高精度、连续性、全天候等优势。填补了我国工程监测的一项空白，创造了大跨径、超规模群桩基础、高索塔和斜拉索长等多项世界之最。该项研究成果刊登于《测绘学报》2009年第1期，题为“苏通大桥施工期几何监测系统的建立与应用研究”，