Эволюция роботизированных манипуляторов

Основа хирургической робототехники — развитие роботизированного манипулятора. Это подробный обзор литературы о природе и эволюции этого устройства с акцентом на хирургическое применение. Мы проанализировали опубликованные данные и классифицировали роботизированные манипуляторы по сфере применения: демонстрационные, промышленные, медицинские и т.д. В развитии роботизированных манипуляторов прослеживается четкая тенденция к созданию более подвижных устройств с большим числом степеней свободы и возможностями, превосходящими человеческую руку. В 1495 году Леонардо да Винчи разработал первый сложный роботизированный манипулятор с четырьмя степенями свободы и аналоговым бортовым контроллером, обеспечивавшим питание и программируемость. Автомат фон Кемпелена для игры в шахматы имел весьма сложную левую руку. Unimate представил первый промышленный роботизированный манипулятор в 1961 году; впоследствии он эволюционировал в манипулятор PUMA. В 1963 году был создан манипулятор Rancho; в 1968 году появился манипулятор Minsky Tentacle, в 1969 году — манипулятор Stanford Сайнмана, а в 1974 году — манипулятор Silver в MIT. В 1993 году Aird стал первым человеком-киборгом с роботизированной рукой. В 2000 году Miguel Nicolalis в работе по церебральной имплантации у совных обезьян пересмотрел представления о возможностях взаимодействия человека и машины, напрямую связав эти модели с роботизированными манипуляторами как на близком расстоянии, так и дистанционно. Роботизированный манипулятор является исполнительным органом роботизированных систем и в настоящее время служит отличительным признаком хирургической системы da Vinci, входящей в хирургическую практику. Однако, несмотря на потенциальные преимущества этой компьютерно управляемой системы «ведущий-ведомый», роботизированные манипуляторы имеют очевидные ограничения. Продолжающиеся исследования в робототехнике предлагают множество потенциальных решений недостатков современных роботизированных хирургических систем.