带你走近一款最先进的手术机器人 看看它怎么先进法
机器人，总是一个能够带来话题讨论的热点。从可爱的儿童机器人到实用的家庭扫地机器人，日常生活中我们能够常常看到。但你了解医疗电子方面的手术机器人吗？你知道手术机器人已经可用于成人和儿童的普通外科、心胸外科、头颈外科、泌尿外科、妇科和腹部外科吗？
根据数据显示，2014年，手术机器占全球医疗机器人份额60%以上，占比最重。在美国，2007至2013年间有170万名病人进行了机器人手术。国外知名的外科手术机器人包括达芬奇、宙斯及伊索机器人，国内手术机器人有黎元、妙手A、妙手S等。
美国直觉外科机器人公司，可以称的上是目前全球最先进的医疗机器人的生产商，估值约200亿美元。他家的主要产品就是达芬奇机器人手术系统。本文来拆解达芬奇机器人手术系统，看看它里面有什么技术。
达芬奇机器人手术系统是建立在MIT（美国麻省理工学院）研发的机器人外科手术的技术基础上，经过逐步开发而成为当今最先进的微创外科治疗平台，达芬奇手术机器人的正式名称为“内窥镜手术器械控制系统”。
达芬奇机器人2000年通过美国FDA认证，批准其投入使用，这是目前最先进的机器人手术辅助系统。
●被专利笼罩的达芬奇机器人手术系统
直觉外科机器人公司之所以能成为腔手术辅助医疗机器人的领军企业，这家公司十分注重技术专利保护。
达芬奇系统申请的专利主要集中于以下方面：
●手机械臂设计技术
●微小手术器械设计
●主从控制策略
●三维立体视觉
●人机工效学
据不完全统计，达芬奇系统申请相关专利高达700余项，几乎覆盖了外科手术机器人的全部技术保护点，这也奠定了直觉外科机器人公司稳固的垄断地位。
下面具体说一说达芬奇机器人手术系统的具体构造。
上图是医生借助手术机器人在实施手术的过程，其工作原理是通过无线操作进行的外科手术，即医生坐在电脑显示屏前，通过显示屏和内窥镜仔细观察病人体内的病灶情况，然后通过机器人手中的手术刀将病灶精确切除（或修复）。
●达芬奇机器人手术系统结构
它主要由三个部分组成：一是医生控制系统，即主刀医生操作控制台；二是机械臂系统；三是高性能的视觉系统。
●医生控制系统（控制台系统）
图1医生操作控制台
如图1，是医生操作控制台，主要由计算机系统、监视器、三维图像观察器、操作手柄、脚踏板及输出设备等组成。该操作台是达芬奇系统的控制核心。
下面以达芬奇Si系统为例，如图2，为达芬奇Si控制台系统。
图2达芬奇Si控制台系统
主刀医生坐在控制台前，通过双手控制两个主控制器及用脚控制脚踏板，来控制器械和三维高清内窥镜，通过观看控制台上的三维手术监视器来完成操作。
监视器与高清3D腹腔镜摄像头相连，实时将术中影像转化为高清三维影像，同时计算机系统通过数码变焦可将手术影像精确放大6~10倍，利于精细操作完成。
●机械臂系统
机械臂系统包括机械臂、摄像臂以及手术器械组成的移动平台。它一般包括2~3只工作臂及1只持镜臂。如下图3，是达芬奇Si臂系统。
图3达芬奇Si臂系统
达芬奇Si臂系统具有三个机械臂，固定在可移动基座上面，底座通过线缆和高可靠性航空插头与控制台相连。
在上图3中，可以清晰地看到中心机械臂是持镜臂，主要负责握持摄像机系统。在传统腹腔镜手术中，可能出现持镜助手疲劳，手部出现抖动导致视野不稳定情况，而持镜臂提供更加稳定的图像。其余机械臂是持械臂，负责握持特制外科手术器械。
图4达芬奇Si臂系统助力推车
如图4，它是达芬奇Si臂系统助力推车。臂系统的整车依靠脚轮支撑，脚轮具有自锁能力，也可以实现手工移动。当没有外部动力源下，助力装置可提供5分钟左右的动力支持。
●视觉系统
图5视觉系统
达芬奇机器人视觉系统主要由三维内窥镜、摄像机及处理器、观察系统组成，内窥镜照明采用高质量冷光源，该视觉系统是3D高清影像系统，可将手术部位放大6~10倍，利于精细操作。可以为医生提供真实的视野，操作简便易学，可以极大地提高手术效率。
主要核心技术包括：
●3D高清影像系统
在上面视觉系统中已经提及，它可将手术部位放大6~10倍，利于精细操作。可以为医生提供真实的视野，操作简便易学，可以极大地提高手术效率。
●达芬奇EndoWrist仿真机械手
图6达芬奇EndoWrist机械手
如图6，它是达芬奇EndoWrist仿真机械手，可模拟人手实现各种操作，非常便捷。其动作自由度高达7度，包括臂关节上下、前后、左右运动与机械手的左右、旋转、开合、末端关节弯曲共7种动作，可实现沿垂直轴360°和水平轴270°旋转，且每个关节活动度均大于90°。
●Intuitive直觉运动控制技术
Intuitive是达芬奇机器人独有的计算机辅助控制技术。可以实现眼-手协调、手-机械手端实时同步，医生可以凭借本能进行直觉式的操控机械手端。
下面表1比较了传统开发手术、腹腔镜手术、达芬奇机器人手术的不同技术特点，可以详尽地了解到达芬奇机器人手术系统优势。
表1外科手术技术特点的比较
达芬奇系统目前已经生产到第四代产品，于2014年被美国FDA批准投入使用。目前市场上普遍应用的仍然是第三代产品达芬奇Si系统。
图7第四代达芬奇系统示意图
下面比较一下前三代产品的核心技术以及进行了哪部分的技术升级。见下表2达芬奇系统三代产品核心技术及技术升级。
表2达芬奇系统三代产品核心技术及技术升级
世界最先进的人工智能机器人是什么盘点世界上最先进的十大机器人
机器人被称为技术的未来。机器人技术刚刚登陆工作场所，还有很多工作要做。公司每天都在生产具有更好功能的出色机器人，并从每一个错误中吸取教训。我们距离真正可以替代人类的多任务机器人还有几十年的时间。下面我们讨论了一些人类制造的最好和最先进的机器人。世界上最先进的10个机器人。10.现货Spot是一个动物机器人或者说是一个狗机器人，因为它看起来很像一只狗。Spot可以像普通狗一样在您的办公室、家、操场等处四处游荡。Spot具有一些出色的功能，例如它可以映射您的环境、感知障碍物、提升包裹等等。Spot可在20°C至45°C的环境中运行。Spot的有趣之处之一是它通过楼梯向后走。眼镜：-国家：-美国创建者：-波士顿动力公司年份：-2016身高：-84厘米体重：-25公斤速度：-5.76公里/小时9.数字Digit是美国Agility机器人公司于2019年制造的人形机器人。它的设计方式是以一种比普通机器人独特的方式移动。数字是为了在复杂环境中执行任务而设计的。公司表示，它可以在未来用于照顾家中的人、搜救行动等。Digit能够举起18公斤的重量，这使它不同于其他人类机器人。规格：-创建者：-AgilityRobotics国家：-美国年份：-2019身高：-155厘米体重：-42.2公斤8.卡西Cassie是Digit的低版本。它是一种动态机器人，能够像人类和动物一样行走和奔跑。Cassie可以在多样化和复杂的环境和地形中行走，由于其先进的技术和传感器，它有望在未来的搜索和救援行动中使用。Cassie以澳大利亚鸟类食火鸡命名，它的腿形状与Cassie相似。规格：-创建者：-敏捷机器人国家：-美国年份：-2016年：-115厘米体重：-31公斤速度：-5公里/小时7.胡椒Pepper是世界上第一个具有识别面部、基本人类情感和理解语言能力的社交人类机器人。它用于人际互动，通过对话与人互动，并在胸前的触摸屏上显示其文字。在Pepper发布会上，软银CEO孙正义先生请Pepper介绍其一些功能，Pepper回答说：“Masa，我不想炫耀，这可能需要100多个小时”。那真的让在场的所有人都笑了。规格：-创建者：-AldebaranRobotics并于2015年被SoftBankRobotics收购国家：-日本年份：-2014年高度：-120厘米重量：-28公斤速度：-3公里/小时6.HRP-5P顾名思义，HRP-5P是HRP系列机器人的第5代机器人。用于搬运建筑工地的大型物体和工具。该机器人能够执行复杂的任务，例如处理干墙板等。规格：-创建者：-AIST国家：-日本年份：-2018年：-13公斤有效载荷高度：-182厘米重量：-101公斤用于：-建筑工地5.StuntronicStuntronic机器人由WaltDisneyImagineering制造，用于娱乐人们。它是一种电子动画特技机器人，能够执行空中翻转、扭转等动作。这些机器人采用包含机载传感器的先进技术来跟踪正确的运动活动，以进行翻转、扭转和其他活动，例如在正确的时间着陆。规格：-创建者：-WaltDisneyImagineering国家：-美国年份：-2018身高：-175厘米体重：-40公斤4.AquanautAquanaut机器人用于在水下执行复杂的操作任务。在潜艇模式下，它可以以200公里/小时的速度在300米的作战深度下航行。它采用能够检查天然气基础设施和海底石油的先进技术。它可以操作阀门并使用工具对某些部分进行修正。规格：-创建者：-HoustonMechatronics国家：-美国年份：-2019年：-160厘米重量：-1050公斤速度：-13公里/小时–200公里/小时3.阿特拉斯根据一些公司的说法，它是现存最敏捷的人形机器人。它的体型是如此的动态，以至于它可以使用它所有的身体技能在不同的地形上快速移动并保持平衡。机器人能够执行许多不同的任务，但一些最喜欢的任务是跑步、跳跃和后空翻。其先进的人工智能系统使其能够感知障碍物并通过不同的地形进行谈判。规格：-创建者：-波士顿动力国家：-美国年份：-2016年：-150厘米体重：-80公斤速度：-5.4公里/小时2.阿西莫机器人通常在任何地方都排在第二位，因为它被认为是有史以来最先进的人类机器人之一。机器人的主要重点是帮助人们。Asimo作为机器人的品牌大使周游世界，让人们了解机器人如何让生活更轻松并帮助人类。它可以跳舞、跑步，甚至可以踢足球。Asimo代表“创新移动性的高级步骤”。机器人可以用三种不同的语言与人交流，包括日语、中文和英语。规格：-创建者：-本田国家：-日本年份：-2000年：-130厘米重量：-48公斤速度：-9公里/小时1.索菲亚现存最先进的人类机器人是索菲亚。这是一个完美人形机器人的现实例子，因为它和人类一样有大约50种不同的面部表情。Sophia主要用于教育、研究和娱乐。它周游世界，向人们解释机器人在人类生活中的重要性。索菲亚接受了许多大型电视新闻频道的采访，如CNN、BBC等。2017年，沙特阿拉伯政府以极大的荣誉授予索菲亚公民身份。大卫汉森创造了索菲亚作为已故女演员奥黛丽赫本和他的妻子阿曼达汉森的形象。它可能是世界上最先进的机器人。规格：-创建者：-HansonRobotics国家：-香港年份：-2016高度：-167厘米重量：-20公斤有史以来最先进的人类机器人
