24、柔性弯曲机械臂在医疗领域的应用与发展

柔性弯曲机械臂在医疗领域的应用与发展

在医疗技术不断进步的今天，柔性弯曲机械臂在微创手术中发挥着越来越重要的作用。本文将深入探讨相关机械臂的设计、特点以及未来的发展方向。

1. 现有内窥镜设备的特点与局限

目前，一些用于前列腺切除术的系统采用电机驱动和电缆驱动，导致整个系统体积庞大且笨重。市场上的内窥镜设备各有特点，例如：
- 有一种由外径为 10.5 毫米的超弹性镍钛管制成的柔性尖端，在人体手术中可弯曲达 90 度。
- Endo - Periscope 内窥镜的可转向尖端直径为 12 毫米，通过电缆驱动机制可实现六个自由度的移动，每个方向的弯曲角度可达 125 度。
- 直径为 4.9 毫米的原型内窥镜，通过四根电缆操作，可在两个自由度上弯曲达 100 度。

与腹腔镜内窥镜相比，经鼻或经口内窥镜在进入手术区域后能进行主动控制的产品较少，这可能是由于鼻腔手术的空间限制比腹腔镜手术更为严格。

2. 触手结构内窥镜的优势与制作

触手结构内窥镜展现出了巨大的潜力。它结合了软铸造和 3D 打印技术制造而成，采用形状记忆合金（SMA）丝进行驱动。这种驱动方式具有诸多优点：
- 便携性 ：SMA 丝不需要电机、气动或笨重的电气设备，使得设备更加便携。
- 低成本制造 ：使用 3D 打印模具的软光刻技术进行制造，成本低廉且工艺简单。

该触手结构在输入电流为 0.5 - 1.5 A 时，可弯曲 8.2 - 24.5 度，并且通过驱动触手中不同的 SMA 丝，能在四个方向上实现相同的弯曲性能。

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