Robot có độ chính xác cực kỳ cao, nhưng sự nhẹ nhàng không phải lúc nào cũng là điểm mạnh của chúng. Một cỗ máy có thể chế tạo một chiếc ô tô với độ chính xác gần như hoàn hảo vẫn có thể tạo ra quá nhiều áp lực khi làm việc ở những nơi mà ngay cả những sai sót nhỏ nhất cũng có thể xảy ra, chẳng hạn như bên trong mắt người hoặc trong quá trình phẫu thuật phức tạp. Đó là lý do tại sao Các nhà nghiên cứu tại Đại học Giao thông Thượng Hải đang phát triển một loại cảm biến lực mới có thể giúp robot “cảm nhận” được những gì chúng chạm vào chính xác hơn.
Cảm biến rất nhỏ, có kích thước bằng hạt gạo, chỉ rộng 1,7 mm, đủ nhỏ để đặt bên trong các dụng cụ phẫu thuật tiên tiến. Điều khiến nó đặc biệt thú vị là nó không dựa vào thiết bị điện tử truyền thống. Thay vào đó, nó sử dụng ánh sáng để đo lực từ mọi hướng, bao gồm áp lực, chuyển động trượt và xoắn. Đây là cách nó hoạt động. Ở đầu sợi quang có một vật liệu mềm có thể thay đổi hình dạng một chút khi tiếp xúc với vật gì đó. Biến dạng nhỏ đó làm thay đổi cách ánh sáng truyền qua cảm biến. Sau đó, mẫu ánh sáng bị thay đổi sẽ được gửi qua sợi quang tới máy ảnh, camera này sẽ ghi lại nó giống như một hình ảnh. Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình học máy để nghiên cứu các kiểu ánh sáng đó và chuyển chúng thành số đọc lực chính xác. Nói một cách đơn giản, hệ thống học cách “đọc” cảm ứng chỉ qua ánh sáng mà không cần nhiều dây hoặc nhiều cảm biến riêng biệt được gói gọn trong một không gian nhỏ bé như vậy.
Tại sao robot cần cảm nhận chứ không chỉ nhìn thấy
Hình ảnh phẫu thuật hiện đại đã vô cùng tiên tiến. Các bác sĩ phẫu thuật ngày nay có thể nhìn thấy bên trong cơ thể con người với độ rõ nét ấn tượng. Nhưng có một điều họ vẫn phải vật lộn, đặc biệt là trong các thủ thuật xâm lấn tối thiểu, là thực sự cảm nhận được những gì dụng cụ của họ đang chạm vào. Bác sĩ phẫu thuật có thể nhìn rõ khu vực đó trên màn hình, nhưng việc phân biệt giữa mô khỏe mạnh và mô có vấn đề thường phụ thuộc vào kinh nghiệm và bản năng hơn là phản hồi từ chính dụng cụ.
OPG
Đó chính xác là vấn đề mà cảm biến mới này đang cố gắng giải quyết. Trong quá trình thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng nó trên một khối gelatin mềm có một quả cầu cứng nhỏ ẩn bên dưới, nhằm mô phỏng một khối u bên trong mô người. Cảm biến phát hiện vật thể ẩn bằng cách cảm nhận sự khác biệt về độ cứng khi nó di chuyển trên bề mặt. Trong các ca phẫu thuật bằng robot, nơi các bác sĩ phẫu thuật trong không gian cực kỳ chật hẹp và không thể luôn dựa vào cảm ứng trực tiếp, loại phản hồi xúc giác này có thể giúp các quy trình trở nên an toàn hơn, chính xác hơn và ít phụ thuộc hơn vào phỏng đoán.
Vẫn còn việc phải làm trước khi nó đến được phòng phẫu thuật
Hiện tại, những kết quả này vẫn là bằng chứng cho thấy ý tưởng này có hiệu quả hơn là một bước đột phá y học đã hoàn thiện. Bản thân các nhà nghiên cứu thừa nhận vẫn còn rất nhiều điều cần tìm hiểu. Việc tạo ra những cảm biến nhỏ bé này với chất lượng ổn định trên quy mô lớn khó hơn nhiều so với việc tạo ra một phiên bản hoạt động duy nhất trong phòng thí nghiệm. Quá trình thiết lập vẫn cần phải trở nên đơn giản và đáng tin cậy hơn trước khi nó có thể được sử dụng thực tế trong bệnh viện. Trên hết, cảm biến vẫn chưa trải qua quá trình kiểm tra sức chịu tải dài hạn mà các thiết bị y tế cần có trước khi các bác sĩ tin tưởng chúng trong các quy trình thực tế.
OPG
Mặc dù vậy, ý tưởng cốt lõi đằng sau công nghệ này thực sự có triển vọng. Thay vì dựa vào nhiều bộ phận cảm biến phức tạp, hệ thống sử dụng thiết lập đơn giản hơn nhiều được xây dựng xung quanh một kênh quang duy nhất và một camera. Kiểu thiết kế đơn giản hơn đó thường làm cho công nghệ dễ dàng cải tiến và mở rộng quy mô hơn theo thời gian khi kỹ thuật đã trưởng thành. Nhóm hiện đang nghiên cứu lắp cảm biến vào các công cụ phẫu thuật robot thực tế và thử nghiệm nó trong môi trường gần với phòng mổ thực tế hơn. Và mặc dù một cảm biến có kích thước bằng hạt gạo có thể “cảm nhận” nghe có vẻ giống như một sự đổi mới nhỏ bé trên giấy, nhưng nó có thể trở nên cực kỳ quan trọng đối với các bác sĩ phẫu thuật để hướng dẫn các thiết bị robot xuyên qua những không gian nhỏ hơn móng tay.
Nguồn DigitalTrend