可伸缩,复合和双向传感电子盔甲用于通过三电人工突触增强的结肠镜连续机器人
Yuyang Sun1, Tao Chen2, Dongsheng Li1
1School of Mechanical and Electrical Engineering, Jiangsu Key Laboratory of Embodied Intelligence Robot Technology, Soochow University, Suzhou, 215006, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 6, 2025
概括
这项研究为连续机器人引入了可伸缩的电子盔甲,使全身触觉和应变传感成为可能. 这项创新提高了在结肠镜检查过程中的机器人控制和安全性.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 结肠镜中的连续机器人缺乏必要的传感,增加了组织损伤的风险.
- 将全身,多功能传感器集成到长长的机器人中,带来了重大的工程挑战.
研究的目的:
- 为连续机器人开发可伸缩的电子盔甲 (E-armor),提供全面的触觉和应变传感.
- 通过先进的感官反来提高结肠镜机器人的安全性和控制.
主要方法:
- 开发了一种300毫米覆盖率的3D交联E盔甲,使用双层联电极策略集成48个触摸感应点.
- 利用带有可伸缩 triboelectric 相互连接膜 (TIF) 的 triboelectric 人工突触机制进行数字触觉信号编码.
- 在12个边缘使用导电性水凝进行应变传感,使得精确的曲角度推断成为可能.
- 实现了卷积神经网络和长短期记忆网络 (CNN-LSTM) 用于信号处理和数字双胞胎接口用于可视化.
主要成果:
- 实现了高精度的多重同时触摸和应变传感 (99.31%的触摸信号).
- 通过合规控制策略,证明了曲角度的精确推断和自主姿势调整.
- 通过数字双胞胎接口实现了机器人的直肠姿势和反的实时3D可视化.
结论:
- 开发的E-armor提供了一个可行的解决方案,用于连续机器人中全面的,可伸缩的传感.
- 这项技术显著提高了内镜手术的安全性,控制性和人机交互性.
- 生物灵感的人工突触机制为多功能机器人传感提供了一种新的方法.
