什么是软体机器人？关键技术有？医学应用一览

1.什么是软体机器人

软体机器人是指几乎不包含或很少包含刚性材料,主要由与软体生物具有相同弹性和流变特性的软体材料组成的机器人;即使在拉伸和挤压状态下软体机器人仍能保持正常的运转,以此弥补了传统机器人的不足,满足了人们对机器人的应用要求。

2.软体机器人的关键技术

(1)软体驱动方式：传统刚性机器人多采用电机驱动，而软体机器人的驱动方式则主要包括流体驱动、形状记忆合金(SMA)驱 动 、电 活 性 聚 合 物(EAP)驱动。

(2)建模与控制：对软体机器人进行分析，需要建立其运动学模型和动力学模型。其中，运动学建模常采用分段常曲率(PCC)模型。

(3)制造技术：目前，软体机器人的制造方法有浇铸成型、3D打印、沉积成型(SDM)等。浇铸成型是将硅胶等软弹性液体浇注进模具成型的工艺，它对于结构简单和材料单一的软体机器人较为常用，其缺点是需要单独设计模具、制造周期长。3D打印属于增材制造，成型速度较快，是软体机器人主流制造方法之一。

(4)变刚度方法：软体机器人具有高柔性特点，但在完成一些任务时既需要柔性特征，又需要刚性特征。因此，变刚度是软体机器人关键技术之一。

3.软体机器人在医学领域的应用

(1)外科手术软体机器人

手术是重要的治疗手段，机器人技术的应用可提高手术效率及成功率。软体机器人在外科手术的应用研究以微创手术最为典型。微创手术应用软体机器人的研究主要集中在软体操纵器及软体抓钳方面。软体操纵器通常用作其它手术工具的载体，利用软体机器人的高自由度及柔软特性保障运动的安全性。

(2)康复及辅助软体机器人

对于肢体功能障碍的人群，需要长期康复治疗及日常生活辅助。采用机器人能提高康复训练便利性及治疗效果，且使用成本低。软体机器人与刚性机器人相比，具有安全性高、适应性强、成本低等优点，更适用于康复治疗及肢体功能辅助。

(3)药物输送型软体机器人

药物定向输送对于治疗某些疾病非常重要。如癌症治疗中因药物到达肿瘤靶细胞的效率低下，导致药物的有效性大大降低，加大药物的剂量不仅造成了浪费，还增加了药物的副作用，采用药物输送软体机器人可解决此问题。

(4)心脏治疗软体机器人

心脏衰竭是心脏恶化的最终走向，其治疗的根本方法是更换心脏;但心脏供体远远不足，因此心室辅助装置(VADs)成为缺少供体时的替代治疗方法。哈佛大学、波士顿儿童医院心脏外科等机构针对心脏衰竭问题提出一系列辅助治疗措施。针对目前VADs容易造成血栓、心脏模拟性较低等问题，Roche等设计出一种软体机器人用于辅助心脏工作。

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