折紙風格的微型機械手提高了精確度并控制了遠距手術程序

在過去的半個世紀中，微創腹腔鏡手術使外科醫生使用工具，并在小切口中插入了微型攝像頭來進行手術，這使得手術過程對患者和醫生而言都更加安全。最近，外科手術機器人開始出現在手術室中，以允許外科醫生一次以比傳統技術更大的精度，靈活性和控制力來操縱多個工具，從而進一步為外科醫生提供幫助。但是，這些機器人系統非常龐大，通常占用整個房間，其工具可能比其操作的脆弱組織和結構大得多。

Wyss副教授Robert Wood博士之間的合作。索尼公司的機器人工程師鈴木弘之(Hiroyuki Suzuki)通過創建一種新的，受折紙啟發的微型遠程運動操縱器(“ mini-RCM”)，將外科手術機器人技術應用到了微觀領域。如最近一期的《自然機器智能》(Nature Machine Intelligence)所述，該機器人只有網球大小，重達一美分，并且成功完成了一項艱巨的模擬外科手術。

“伍德實驗室在制造微型機器人方面的獨特技術能力在過去幾年中帶來了許多令人印象深刻的發明，我堅信它也有可能在醫療機械手領域取得突破，”鈴木說，作為哈佛大學與索尼合作的一部分，他于2018年開始與伍德合作開發小型RCM。“這個項目取得了巨大的成功。”

微型機器人，用于微任務

為了創建微型手術機器人，Suzuki和Wood求助于Wood實驗室開發的Pop-Up MEMS制造技術，該技術將材料彼此疊層沉積在一起，然后按照特定的圖案進行激光切割，允許所需的三維形狀“彈出”，就像在兒童彈出式圖畫書中一樣。這項技術大大簡化了小而復雜的結構的批量生產，否則這些結構必須手工精心制作。

來自Wyss研究所，哈佛大學SEAS以及索尼的研究人員創建了mini-RCM，這是一種小型外科手術機器人，可以幫助外科醫生在人體上執行精細的遙控手術。圖片來源：哈佛大??學懷斯學院

該團隊創建了平行四邊形形狀以用作機器人的主要結構，然后制造了三個線性致動器(mini-LA)來控制機器人的運動：一個平行于平行四邊形底部的升降器，一個垂直于該平行四邊形的底部以升降。平行四邊形旋轉它，并在平行四邊形的頂端伸出一個工具，以在使用中伸縮工具。其結果是，該機器人比以前在學術界開發的其他顯微外科手術設備更小，更輕。

mini-LA本身就是微型奇跡，圍繞著壓電陶瓷材料構建，當施加電場時，壓電陶瓷材料會改變形狀。形狀變化將mini-LA的“行進器單元”像火車在火車軌道上一樣沿著其“軌道單元”推動，并且利用線性運動來移動機器人。由于壓電材料在改變形狀時會固有地變形，因此該團隊還將基于LED的光學傳感器集成到mini-LA中，以檢測和糾正與所需運動的任何偏差，例如由手震引起的偏差。