29、医疗机器人与生理建模相关技术解析

医疗机器人与生理建模相关技术解析

1. 微创外科手术与可调刚度技术

微创外科手术（MIS）对患者益处诸多，如术后疼痛轻、住院时间短以及恢复快。然而，缺乏灵活、小型化的机器人设备阻碍了其在医疗行业的全面应用。对于柔软灵活的管状MIS设备而言，承载能力以及在需要时从柔性设备转变为刚性设备的能力是一大挑战。

目前实现可调刚度的方法存在一些问题，要么不适用于快速变化的应用场景，要么需要高温高压条件，在人体内部使用时可能存在安全风险。而且，刚度变化通常是在整个设备上整体发生，难以独立地对某些区域进行选择性加固。

为了解决这些问题，研究人员提出使用负泊松比材料（NPR）的创新方法来实现可调刚度。以下是具体的技术手段：
- 材料与方法
- 颗粒堵塞 ：利用颗粒堵塞的原理，通过施加负压使材料内部的颗粒相互挤压，从而改变材料的刚度。
- 折纸与剪纸方法 ：采用折纸（Origami）和剪纸（Kirigami）技术创造出具有刚度可调性的折叠图案。
- 负泊松比材料 ：使用负泊松比材料构建连续体超材料，通过材料的特殊性能实现刚度的调节。

方法	特点
颗粒堵塞	利用负压使颗粒挤压改变刚度
折纸与剪纸	创造具有