中国学者研发超灵敏机器人“手指”，可测量患者脉搏、检查肿块

中国科学技术大学的研究人员开发出一种具有复杂触觉的软体机器人“手指”，可以执行常规的医生办公室检查，包括测量病人的脉搏和检查异常肿块。这项研究于10月9日发表在Cell Press杂志《Cell Reports Physical Science》上。

此类技术可帮助医生在早期发现乳腺癌等疾病，从而提高治疗效率。它还可帮助患者在看似不舒服且具有侵袭性的体检过程中感到安心。

“通过进一步开发以提高其效率，我们还相信，由这种手指制成的灵巧手可以像医生一样，在未来的医院中充当‘机器人医生’，”中国科学技术大学传感技术研究员、这项研究的作者王洪波（音）说。“结合机器学习，可以实现自动机器人检查和诊断，这对卫生工作者严重短缺的欠发达地区尤其有益。”

虽然刚性机械手指已经存在，但专家们担心这些设备可能无法胜任医生办公室环境中所需的精细任务。一些人指出了潜在的安全问题，包括担心过度热心的机械手指可能会在检查过程中弄破肿块。最近，科学家们开发了轻便、安全且低成本的软机器人，可以重现人手的动作。然而，这些设备无法像真手指那样感知它们触摸的物体的复杂属性。

作者写道：“尽管过去十年取得了显著进步，但文献中提出的大多数软手指与人手相比仍然存在很大差距”，并指出机器人手指尚未准备好处理“‘现实世界’场景。”

为了克服这一挑战，研究人员开发了一种简单的设备，其中包含两部分导电纤维线圈-一个线圈缠绕在设备弯曲致动器的每个气室上，另一个扭曲的液态金属纤维安装在指尖上。通过测量影响设备电流流动的特性，研究小组发现他们可以实时监测手指触摸物体时弯曲的程度以及指尖的力。通过这种方式，该设备可以像人类触摸一样有效地感知物体的特性。

为了测试该设备，研究人员首先用羽毛拂过它的指尖。

作者写道：“放大的视图清楚地显示了电阻变化，表明其在力感应方面具有很高的灵敏度。”

接下来，他们用玻璃棒敲击并推动指尖，反复弯曲手指，观察设备的传感器是否准确感知到他们施加的力的类型和大小。为了测试手指的医疗能力，他们将其安装在机械臂上，观察它如何识别嵌入大型硅胶片中的三个肿块，并像医生一样按压它们。安装在机械臂上时，手指还正确定位了参与者手腕上的动脉并测量了脉搏。

“人类只需用手指按压物体，就能轻松识别各种物体的硬度，”作者写道。“同样，由于该设备能够感知物体的弯曲变形和指尖的力量，因此只需按压物体，它就能检测到与人类手部类似的硬度。”

除了测量脉搏和检查模拟肿块外，研究人员还发现，机械手指可以“像人手一样”打字，拼出“你好”这个词。

作者总结道，通过使用附加传感器，机械手指的关节将更加灵活，从而使该设备能够像人类手指一样向多个方向移动，在不久的将来，它可能就能进行有效、高效的医学检查。

王说：“我们希望开发出一种智能、灵巧的手，加上传感的人工肌肉驱动的机械臂，来模仿人类双手无与伦比的功能和精细操作。”