视频 | MIT研发了一款可食用机器人,能移除胃部异物

近日,MIT人工智能实验室CSAIL、谢菲尔德大学、东京工业大学的研究员联手研发了一款由猪大肠制作的折叠机器人。受到外部磁力的控制,折叠机器人在仿真的人类食管、胃部中进行移动,可以用于移走误吞食的纽扣电池、修补伤口、以及靶向用药。

视频内容

在本月的国际机器人与自动化会议上展示的这款折叠机器人,是在CSAIL主管Daniela Rus、MIT电气工程和计算机科学教授Andrew和Erna Viterbi研发的一系列的折叠机器人基础上开发的。

Rus表示:“看到我们做的折叠机器人可以做一些对医疗健康有潜在帮助的东西,这真的是很令人兴奋。对于可以在进入人体的应用,我们需要小的、可控的、无链牵引的机器人系统。如果机器人是需要用绳拴住的,这样真的很难操作控制。”

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团队组成

与Rus并肩研发折叠机器人的这个团队有MIT人工智能实验室的博士后,同时也是英国约克大学的电子学讲师Shuhei Miyashita;机械工程学研究生Steven Guitron;MIT人工智能实验室的博士后Shuguang Li; 东京工业大学的Kazuhiro Yoshida,当时正在MIT游访;英国谢菲尔德大学的Dana Damian。

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之前折叠机器人的升级版

这个新的机器人是在去年国际机器人与自动化会议展出的机器人的升级版,设计上面有很大的不同。他可以通过“粘滑运动”进行自我驱动,附属体通过摩擦粘在物体表层,当折叠机器人弯曲的时候可以改变重力分布从而实现自由滑动。

和之前Rus团队设计的一系列折叠机器人一样,新机器人包括两层结构材料。里面夹层的材料遇热会收缩,而外层的缝隙结构决定了当中间开始收缩时,机器人会怎样进行折叠。

对机器人的预期同样表明了这个折叠机器人的结构性调整。Guitron 解释了“粘滑运动”成功运行有两个条件:一是机器人足够小,二是机器人足够坚固。这次的机器人采用的是生物相容的材料,所以不会引起排斥。

由于胃里充满了液体,所以机器人不会完全依赖于粘滑运动。Miyashita说:“根据我们的计算,20%的前进运动推动力来自于水,80%推动力来自粘滑运动。”

机器人要被压缩到足够小,才能被放进胶囊被人吞食。同样地,当胶囊溶解后,作用在机器人上的力要足够大,使得折叠机器人能够完全展开。经过多次试验后,终于研发出了这种矩形机器人,可以像手风琴一样折叠起来。

在折叠的中间部位有一块永久磁体,磁体根据外界的反应发生变化,人们可以通过这样来控制这个折叠机器人。而机器人用同样的磁力来吸引纽扣电池。

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制作材料

研究员之前尝试过20几种不同的材质来制作机器人的构架,他们花了很长时间在亚洲市场和中国城搜选材料,最终确定了用来制作香肠肠衣的风干猪肠,中间夹着可生物降解的收缩包Biolefin。

这个仿真的人造食管、胃部横截面由硅树脂胶制成,以水和柠檬汁的混合液来模拟胃酸。

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可用于移除胃部异物

据报告显示,仅在美国每年就会发生3500起吞食纽扣电池事件。通常,电池可以被正常消化。但是如果他们长时间接触食道或胃组织,就会产生电流产生氢氧,燃烧的组织。

Miyashita用了一个很机智的方法向Rus证明快速取出误吞食的纽扣电池的重要性。Miyashita买了一块火腿,把纽扣电池放在火腿上,不到半个小时,电池就完全陷在火腿里面了。所以当我们身体里真的有一块电池的时候,我们需要尽快拿出来。

瑞士联邦理工学院的教授Bradley Nelson称:“这个概念真是既有创意又有可行性,把这种就诊问题用优雅地方式解决。这是我见过最令人信服的折叠机器人。”

Rus称,会进一步改进折叠机器人、添加传感器功能,这样机器人就可以自己控制操作,不需要借助外部磁场的力量。

来源:动脉网

本文已获动脉网转载授权

原文发布于微信公众号 - 大数据文摘(BigDataDigest)

原文发表时间:2016-05-20

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