折纸风格的微型机械手提高了精确度并控制了远距手术程序

在过去的半个世纪中，微创腹腔镜手术使外科医生使用工具，并在小切口中插入了微型摄像头来进行手术，这使得手术过程对患者和医生而言都更加安全。最近，外科手术机器人开始出现在手术室中，以允许外科医生一次以比传统技术更大的精度，灵活性和控制力来操纵多个工具，从而进一步为外科医生提供帮助。但是，这些机器人系统非常庞大，通常占用整个房间，其工具可能比其操作的脆弱组织和结构大得多。

Wyss副教授Robert Wood博士之间的合作。索尼公司的机器人工程师铃木弘之(Hiroyuki Suzuki)通过创建一种新的，受折纸启发的微型远程运动操纵器(“ mini-RCM”)，将外科手术机器人技术应用到了微观领域。如最近一期的《自然机器智能》(Nature Machine Intelligence)所述，该机器人只有网球大小，重达一美分，并且成功完成了一项艰巨的模拟外科手术。

“伍德实验室在制造微型机器人方面的独特技术能力在过去几年中带来了许多令人印象深刻的发明，我坚信它也有可能在医疗机械手领域取得突破，”铃木说，作为哈佛大学与索尼合作的一部分，他于2018年开始与伍德合作开发小型RCM。“这个项目取得了巨大的成功。”

微型机器人，用于微任务

为了创建微型手术机器人，Suzuki和Wood求助于Wood实验室开发的Pop-Up MEMS制造技术，该技术将材料彼此叠层沉积在一起，然后按照特定的图案进行激光切割，允许所需的三维形状“弹出”，就像在儿童弹出式图画书中一样。这项技术大大简化了小而复杂的结构的批量生产，否则这些结构必须手工精心制作。

来自Wyss研究所，哈佛大学SEAS以及索尼的研究人员创建了mini-RCM，这是一种小型外科手术机器人，可以帮助外科医生在人体上执行精细的遥控手术。图片来源：哈佛大​​学怀斯学院

该团队创建了平行四边形形状以用作机器人的主要结构，然后制造了三个线性致动器(mini-LA)来控制机器人的运动：一个平行于平行四边形底部的升降器，一个垂直于该平行四边形的底部以升降。平行四边形旋转它，并在平行四边形的顶端伸出一个工具，以在使用中伸缩工具。其结果是，该机器人比以前在学术界开发的其他显微外科手术设备更小，更轻。

mini-LA本身就是微型奇迹，围绕着压电陶瓷材料构建，当施加电场时，压电陶瓷材料会改变形状。形状变化将mini-LA的“行进器单元”像火车在火车轨道上一样沿着其“轨道单元”推动，并且利用线性运动来移动机器人。由于压电材料在改变形状时会固有地变形，因此该团队还将基于LED的光学传感器集成到mini-LA中，以检测和纠正与所需运动的任何偏差，例如由手震引起的偏差。