據(jù)統(tǒng)計,2020年柔性機器人市場價值約為10.5億美元,預(yù)計到2026年將達到63.7億美元,平均每年的復(fù)合年增長率為 35.17%,一經(jīng)面世就讓很多行業(yè)受益的柔性機器人,正在逐漸發(fā)展成機器人行業(yè)的香餑餑,應(yīng)用的領(lǐng)域隨著機器人產(chǎn)品的發(fā)展也越來越廣。
如今,柔性機器人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的市場十分龐大,使得醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)品越來越豐富,技術(shù)也越來越先進。澳大利亞科學(xué)家開發(fā)出一種小型柔性機器人,可以直接在人體內(nèi)3D打印生物材料,以修復(fù)受損的器官、組織和血管。這是前所未有的改變,目前的治療方法都是在體外制造生物材料,但是依靠手術(shù)將其植入的過程可能會導(dǎo)致大量失血和感染,目前還沒有商用技術(shù)可以在人體內(nèi)直接進行3D打印。
該機器人只有11-13毫米寬,由硅橡膠等軟材料制成,小到可以插入口腔或肛門,就像內(nèi)窺鏡工具一樣,這將減少侵入性手術(shù)帶來的傷害。目前,這個新型柔性機器人可改善嬰兒心臟直視手術(shù)驗設(shè)備使用“生物墨水”和活細胞打印出類似組織的結(jié)構(gòu),然后與人體自然融合。生物醫(yī)學(xué)工程師表示,大多數(shù)細胞在打印后仍然存活,并在接下來的一周內(nèi)繼續(xù)生長,7天后復(fù)制出觀察到四倍多的細胞。
機器人上的迷你3D打印機具有一個三軸打印頭,可以使用軟機械臂尖端的液壓裝置進行彎曲和扭曲。這種微型機器人還可以作為一種一體式內(nèi)窺鏡工具,因為它的打印噴嘴可以改變?yōu)槭中g(shù)刀和水刀。例如,從業(yè)者可以使用手術(shù)刀切除癌性腫瘤,然后使用水射流清洗病灶,然后直接在傷口上進行生物打印,以加快愈合過程。
研究團隊認為,這款機器人有望在未來五到七年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化,等待進一步的臨床試驗。柔性機器人雖然可以在復(fù)雜的環(huán)境下執(zhí)行任務(wù),有較高的柔韌性和可塑性,但也有很多問題有待解決,否則很難投入商用。
柔性機器人的運動學(xué)和動力學(xué)非常復(fù)雜,需要采用高級的控制算法和傳感技術(shù)來控制和監(jiān)測其運動,且運動也容易受到外部干擾和環(huán)境變化的影響,這也會增加控制的難度。通過采用深度學(xué)習(xí)等技術(shù)可以提高柔性機器人的智能化水平,使機器人的適應(yīng)性和靈活性得到提高,從而讓機器人擁有更高級的控制算法和傳感技術(shù),以更好地控制和監(jiān)測柔性機器人的運動。
柔性機器人需要采用大量的傳感器和執(zhí)行器來實現(xiàn)運動和控制,這對硬件和軟件的設(shè)計都提出了很高的要求,也對材料的制造和加工有一定的技術(shù)和成本要求。特別是需要進入病人身體內(nèi)的醫(yī)學(xué)柔性機器人,傳感器的體積以及柔軟程度都必須達到能進入一些比較狹窄的區(qū)域的同時,不傷害到患者的身體,保障安全才是產(chǎn)品的首要任務(wù)。
柔性機器人的運動和控制需要較大的電力支持,且醫(yī)學(xué)界使用的柔性機器人,還需要較長時間的續(xù)航能力,保證每一臺手術(shù)的順利進行,而這些需求就會增加能源成本和使用限制。必須研發(fā)更先進的電池技術(shù),以提高柔性機器人的續(xù)航能力和使用壽命,同時需要配合優(yōu)秀的能源管理使用程序,降低機器人的能源消耗,以增強機器人的續(xù)航能力。
人機交互功能也是用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的柔性機器人所必不可少的功能,作為醫(yī)生的手術(shù)刀,必須能把醫(yī)生的指令執(zhí)行到位,才可以成為醫(yī)生治療患者的幫手。加強柔性機器人的實際應(yīng)用的研究和推廣,才能了解醫(yī)生使用機器人的實際需求,才能針對不同的應(yīng)用場景和任務(wù)研發(fā)不同類型的柔性機器人,在豐富產(chǎn)品品種的同時也可以把產(chǎn)品力提上去。
柔性機器人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的種種突破性更新,說明了未來醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)侨嵝詸C器人很大的市場之一,能夠為醫(yī)療行業(yè)帶來重大的改變和進步。機器人可以為醫(yī)生和患者提供更加安全、準確、有效的治療和手術(shù)方案,可以降低醫(yī)療事故和誤診的風(fēng)險,提高治療的成功率。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,相信柔性機器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景會越來越廣闊,市場潛力會越來越大,能更好地為人類健康事業(yè)作出更大的貢獻。

