從人手到機(jī)械臂,，手術(shù)的精確度更高,。圖片來(lái)源：昵圖網(wǎng)
在科幻小說(shuō)中,，機(jī)器人通常被描繪成擁有類似人類的智力和能力，并且以一種自然,、擬人化的方式來(lái)和人類互動(dòng),。
近年來(lái)，生產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)品所發(fā)展出來(lái)的機(jī)器人核心技術(shù)（如傳感器,、執(zhí)行器,、控制算法和機(jī)構(gòu)學(xué)）是人們負(fù)擔(dān)得起并且可以獲得的，這些技術(shù)正在滲透到各種各樣的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中去,。
醫(yī)療機(jī)器人在進(jìn)步
醫(yī)療機(jī)器人的一個(gè)典型例子,，是來(lái)自直覺(jué)外科手術(shù)公司的達(dá)芬奇機(jī)器人。達(dá)芬奇機(jī)器人是一個(gè)多手臂的,、可遙控的微創(chuàng)手術(shù)工具,，它已經(jīng)在從泌尿外科到心臟病的一系列手術(shù)中成功使用。然而,，盡管它有令人印象深刻的安裝記錄,，但是在大型醫(yī)療中心和機(jī)構(gòu)以外使用則過(guò)于昂貴。
而現(xiàn)在,，則有一個(gè)開(kāi)發(fā)新型,、經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)得起的機(jī)械工具的機(jī)會(huì)，該工具應(yīng)該更為靈巧,，并可為醫(yī)生提供額外的功能,。例如,，有了智能,、動(dòng)態(tài)填補(bǔ)導(dǎo)管和實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)跟蹤的功能（如3D 超聲波），不需要停止心臟就可以讓心臟看起來(lái)對(duì)手術(shù)操作者靜止,，從而可以進(jìn)行微創(chuàng)心臟手術(shù),。
有了顯微操縱器，一些神經(jīng)或者微血管的吻合術(shù)完成起來(lái)更為簡(jiǎn)單,，可以安全控制和操作這些微妙的結(jié)構(gòu),。最后,，可能看到一些類似觸手和蛇一樣的可操縱針頭和內(nèi)視鏡，它們幫助我們到達(dá)身體內(nèi)難以接觸到的位置,?？偟膩?lái)說(shuō)，這些機(jī)器工具利用配備的傳感器,，使協(xié)作的控制者能夠作為醫(yī)生的延伸部分來(lái)工作,。
大部分現(xiàn)存的生物醫(yī)藥機(jī)器人——無(wú)論是手術(shù)的或者可穿戴的——都是堅(jiān)硬的。鑒于要在組裝時(shí)操縱重型組件,，最初使用機(jī)器人操作是為了快速,、高精度以及重復(fù)的動(dòng)作，故其堅(jiān)硬是有歷史意義的,。但人體除了骨頭,，大多數(shù)組織是柔軟的。
這意味著堅(jiān)硬的生物醫(yī)學(xué)機(jī)器人必須依靠精確傳感器的反饋和高性能控制系統(tǒng),，來(lái)確保病人的安全,。換句話說(shuō)，即柔軟的機(jī)器人很有意義,。使用聚合物創(chuàng)建機(jī)器人——具體來(lái)說(shuō),，模彈性體可與人類皮膚相比擬——自動(dòng)消除了許多人類—機(jī)器人交互的安全擔(dān)憂。不過(guò)同時(shí)也產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題：高度兼容,、非線性的材料帶來(lái)了建模,、生產(chǎn)力和控制的挑戰(zhàn)，會(huì)導(dǎo)致不精確的運(yùn)動(dòng),。
然而,，柔軟機(jī)器人的前景已經(jīng)刺激一個(gè)交叉材料、機(jī)械和電氣工程的新興領(lǐng)域,，以及旨在體現(xiàn)和皮膚一樣柔軟的核心機(jī)器人技術(shù)的生物學(xué)的發(fā)展,。
柔性機(jī)器人前景廣闊
下一代可以穿戴的機(jī)器人，將使用例如紡織品和彈性體這樣的柔軟材料,，提供一個(gè)更舒適,、不引人注目和兼容的手段來(lái)和人類身體接觸。這些機(jī)器人將通過(guò)改善步行效率或者增加握力來(lái)增加健康個(gè)體的功能,。此外,，可穿戴的機(jī)器人將協(xié)助患有身體或神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病人。不同于包含剛性框架元素的傳統(tǒng)外骨架,，這些柔軟的系統(tǒng)穿起來(lái)如同衣服,，匹配自然的肢體動(dòng)作，當(dāng)需要時(shí)仍然可以提供實(shí)質(zhì)性的力量和扭矩。
生物醫(yī)學(xué)機(jī)器人的另一個(gè)機(jī)遇是降低物理尺度,。前面提到的有關(guān)情況的一方面是精細(xì)結(jié)構(gòu)和組織的操作,。然而，精密控制不一定是由小型機(jī)器人完成,。事實(shí)上,，許多精密控制系統(tǒng)有大量的基礎(chǔ)設(shè)施。另外,，如果系統(tǒng)的特征維度降低,，新的微創(chuàng)手術(shù)變得可行。為了使微型手術(shù)機(jī)器人成為現(xiàn)實(shí),，必須開(kāi)發(fā)新的微型和中型工業(yè)模范,，強(qiáng)調(diào)生物相容性以及電氣和機(jī)械組件的單塊集成電路一體化。
最近一個(gè)被稱作“立體書(shū)微機(jī)電系統(tǒng)”的解決方案,，借鑒兒童立體書(shū),，結(jié)合了微加工和三維裝配方法，不需要更多傳統(tǒng)的“具體的”組裝就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和機(jī)電機(jī)制,。
上述研究例子發(fā)展到商業(yè)化道路還很漫長(zhǎng),，特別是考慮到需要監(jiān)管部門(mén)的批準(zhǔn)。盡管如此,，膠囊內(nèi)視鏡已經(jīng)邁出了步伐——即“PillCam”——可以在診斷過(guò)程中被動(dòng)地穿過(guò)胃腸道,，同時(shí)還有眼內(nèi)給藥及相關(guān)程序的微型可操縱機(jī)器人。
鑒于機(jī)器人輔助醫(yī)療的前景,，對(duì)學(xué)術(shù)界產(chǎn)生巨大的推動(dòng)以及醫(yī)療設(shè)備行業(yè)為臨床應(yīng)用開(kāi)發(fā)更小,、更柔軟和更安全的機(jī)器人就不足為奇了。也許很快未來(lái)的診斷程序?qū)⒂梢槐嬃匣蛘呶⑿蜋C(jī)器人注射組成,，物理治療也許僅僅穿上一條褲子就能達(dá)到最好療效,。（阮梅花編譯）
