【疫下科研】城大研發遙控機械人模仿動作 可做新冠病毒採樣及照顧患者

社會 12:21 2022/03/02

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城大研發遙控機械人能仿人體動作,有望為新冠病毒測試採樣及遙距照顧患者。(城大提供)

第五波疫情令本地醫療系統不勝負荷,醫護疲於奔命,城市大學一項最新機械人研發,有望紓緩相關情況。城大聯合領導的科研團隊,最近開發一套人機介面操作(HMI)系統,能遙控機械人模仿人體動作來完成複雜任務,日後有望為新冠病毒測試進行採樣,及遙距照顧傳染病患者。
 
這套嶄新系統名為Robotic VR,以城大生物醫學工程學系副教授于欣格及其團隊研發的柔性電子皮膚為基礎,電子皮膚採用多層式設計,最底層是與人類皮膚顏色相近的彈性矽膠,柔性的黏合面可以固定在使用者的皮膚及關節上。
 
研究團隊進行了不同實驗,如遙控機械臂為其他人採集咽喉拭子樣本作新冠病毒測試;遙控人形機械人去清潔房間、護理病人。團隊正在開發更先進的系統,希望能夠遙控機械人作鼻咽拭子採樣。

城大新研發遙控機械人可為新冠病毒測試進行採樣。(城大提供)


 
傳感器可以準確感測到人體的微細動作,並將之轉化為電子訊號,經過微控制器單元處理後,經無線傳送給特定的機械人,使用者因而可以遙控機械人模仿他的動作,執行任務。同一時間,安裝在機械人上的壓力傳感器,會送回反饋信號,透過藍牙通訊模組控制驅動器所發出振動的強度,為使用者提供觸覺反饋。使用者可以根據振動的強弱,精確遙控和調節機械人或機械臂的動作及力度。

于欣格說,新系統能夠遙控機械人執行複雜任務,醫生可以通過佩戴HMI系統和VR眼鏡,體驗機械人的觸感,從而遙控機械人精確進行手術;醫護人員則可以遙控機械人去照顧傳染病患者及為病人採集生物樣本,令受感染的風險大大降低。 

于又說,新系統採用的物料可拉伸,能長時間牢固地緊貼於人體皮膚甚至全身。此外,這系統可同時提供觸覺和視覺反饋系統,為使用者提供沉浸式體驗。
 
HMI系統的主要功能是把使用者與機械人或電腦連結起來。然而,傳統HMI所涉及的機器都較笨重、不太靈活兼價格高昂,而且未能為使用者提供足夠的反饋,難以應用於處理複雜的任務。
 
于相信,憑藉其先進的電路設計和機械特性,Robotic VR系統可以遙控各種機器如無人車,傷健人士也可遙控機械人搬運重物,期望新系統能夠提供嶄新的方法,把人們無線連接到元宇宙中的機械人或虛擬人物。
 
系統支援三種無線傳輸方式,包括有效範圍較短的藍牙(數十米內)、中程的Wi-Fi無線上網(最遠約100米)以及遠程的互聯網(通行全球)數據傳輸。
 
研究成果已刊登於學術期刊《科學進展》,題為「電子皮膚作無線人機介面用於機械人虛擬實境」。通訊作者為于博士及大連理工大學解兆謙,第一作者分別是城大生物醫學工程學系博士生劉一明、姚俊祺和博士後研究員黃雅博士,以及大連理工大學的宋珍女士。

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責任編輯:陳麗娜