人工智能与机器人.ppt

1、山东大学创新教育一般核心课程人工智能和机器人cyj86358137，88399323山东大学，artificialingtelligenceandrobotics，第2，11章医疗机器人，artificialingtelling你能想象机器人医生是如何通过几千英里外的遥控器实现“医学”的吗？这不是幻想，不是愚蠢的梦。11.1医疗机器人的定义和特性，6，对医疗机器人的说明在西方不是新概念。随着机器人的发展，医疗机器人也出现了。1998年5月，德国和法国两个国家的医生用遥控器机器人对一名心脏患者进行了瓣膜修复手术。2001年9月，法国医生通过超级远程控制医疗机器人，为美国纽约远在法国的患者进行了胆囊切除手术作为很多成功案例，逐渐接受了这种特殊的“妙手神医”。11.1医疗机器人的定义和特性，7，那么医疗机器人是近10年来发展较快的新应用领域。那么，这也可以看到一些方面，包括人是非常珍贵的生物。人的眼球、神经和血管都很细微。如果一个人做手术的时候医生做手术，一个是疲劳，另一个是手的操作精度仍然有限.11.1医疗机器人的定义和特性，如：腰椎间盘一样，面向人的脊椎突出此病，识别后可以自动用机器人辅助定位、操作和手术；一些医院正在开发像人一样的脑部手术，这是很危险的事。但是北港对人类大脑的定位和开发钻探等工作已经得到了很好的实例。11.1医疗机器人的定义和特性，9，像美国一样，有1000多个机器人对人的眼球进行手术；美国已经对人的心脏瓣膜进行了手术，成功实现了旁路手术，在机器人领域也掀起了轩然大波。11.1医疗机器人的定义和特性，10，医疗机器人是独立制定运营计划，根据实际情况确定行动程序，然后将动作转换为机械手的运动的智能服务机器人。因此，广泛的感官系统、智能、模拟设备(周边情况和自我机器人的认识和自我认识)从事医疗或辅助医疗工作。11.1医疗机器人的定义和特性，11，医疗机器人技术是融合医学、生物力学、机械力学、材料科学、计算机图形、计算机视觉、数学分析、机器人等多个领域的新交叉研究领域，具有重要的研究价值，在军事和民间具有广泛的应用前景，是当前机器人领域的热点研究课题。医疗机器人主要用于伤兵的手术、抢救、运输、康复。11.1医疗机器人的定义和特性，12 .但是将其他领域的机器人简单地应用到医疗领域实际上是不可能的。工业机器人以提高生产效率为目的，面临着工业产品，医疗机器人必须直接接触患者的身体，因此，这两种机器人在安全性能力方面有很大的不同。由于过于意识到医疗机器人的安全性，日本目前的医疗机器人处于落后阶段。11.1医疗机器人的定义和特性，13，目前医疗机器人的临床应用刚刚开始，很多企业正在加强这方面的研究和开发。但是，安全能力评价或相关社会保险等问题还不完善，因此普遍使用医疗机器人需要更多的时间。当然，人们不难看到利用机器人进行人体医疗手术的电视直播，机器人学会也经常举行有关医疗机器人的研讨会，甚至出现了有关医疗机器人的专题报道。医疗机器人成为外科学会和机器人学会共同关注的新兴技术领域，在其他领域也是罕见的。11.1医疗机器人的定义和特性，14，11.1.1.2医疗机器人的特性近年来，医疗机器人和计算机辅助医疗手术技术在多个领域的跨学科领域兴起，逐渐成为受关注的机器人应用领域的尖端研究主题之一。该模型是为了最终实现多传感器机器人的辅助手术位置和操作，为了进行医疗手术计划和虚拟操作，在计算级别扫描图像或MRI图像的三维医疗模型。11.1医疗机器人的定义和特性，15，机器人在应用领域有两个突出的特点。一是可以代替人类工作，可以代替人做简单的重复劳动，可以代替人在肮脏的环境和危险的环境中工作，也可以代替人做劳动强度很高的功业。二是扩大人类做难做的细致的作业、超快的作业等的能力。11.1医疗机器人的定义和特性，16，医疗机器人就是利用这两种功能。医疗机器人有机器人的两个基本特性，准确的位置选择，精密的动作，防止患者感染。例如：人工小于1毫米的血管缝合在血管缝合手术中很困难，使用医疗机器人可以用小于0.1毫米的精确度进行血管缝合手术。用医疗机器人手术可以避免医生直接接触患者的血液，大大减少患者感染的危险。11.1医疗机器人的定义和特性，17，准确的位置和操作，微创手术，可靠性，突破手术禁区，通过远程手术，减少医生的劳动强度，避免暴露在辐射或强有力的传染病病原体里。11.1医疗机器人的定义和特性，18，与其他机器人相比，医疗机器人的特点如下。运营环境通常具有医院、街道、家庭和非特定情况下的移动性和导航、识别和回避功能，以及智能人机交互界面。如果需要手动控制，还具有远程控制功能。医学机器人旨在以人、人体信息及相关医疗设备为对象，进行综合工程、医学、生物学、医药、社会学等各领域的知识的研究课题。11.1医疗机器人的定义和特性，19，医疗机器人的材料选择和结构设计，必须在容易消毒灭菌的前提下安全可靠，没有辐射。作为以人为工作对象的医疗机器人，其性能必须满足对情况变化的适应能力、工作的柔软性、对危险的安全性、对人体和精神的适应能力等。11.1医疗机器人的定义和特性，20，医疗机器人和医疗器械之间有信息通信接口，人机交互接口，临床辅助设备接口和伤员转移接口等一般对接接口，或预约。11.1医疗机器人的定义和特性，21，从技术上讲，医疗机器人的发展基于机械设计和制造技术、传感器应用技术、自动控制技术、驱动技术、人机交互技术的几种基本技术。11.1医疗机器人的定义和特性，22，医疗机器人具有以下优点：1。准确度越来越高。2。可靠性越来越强。3 .伤口越来越小。4。应用越来越广泛。5 .竞争越来越激烈。11.1医疗机器人的定义和特性，23，11.1.1.3医疗机器人的应用和特性1，手术机器人的准确度高，可靠性高，准确度高，提高了手术成功率。目前，手术机器人不仅完成了普通外科的手术，还完成了脑神经外科、心脏修复、胆囊切除、人工关节更换、泌尿外科、整形外科等的手术。2、医疗机器人位置和操作精度，微创手术，可靠性，以及突破手术限制区，通过远程手术减少医生的劳动强度，避免暴露于辐射或致命传染病病原体。3、医疗机器人和计算机辅助定位系统在临床应用中满足胫骨骨折闭合复位和交锁髓内固定，骨折复位和远程锁定钉插入减少术中x线透视时间，远程遥控操作可靠性和方便性，系统结构简单，容易掌握。11.1医疗机器人的定义和特性，24，11.1医疗机器人11.2医疗机器人技术的发展11.3各种医疗机器人简介，第11章医疗机器人，artificialineatelligenceandrobotics，2020/5/30，24，25但是随着原子领域和宇宙开发领域的遥控器机器人技术开发、虚拟现实技术的出现，医疗领域也掀起了医学机器人开发热潮。目前医疗领域的机器人技术可以说是最发达的领域之一。11.2医疗机器人技术的发展，26，商业化的手术机器人最初于1994年在美国计算机公司开发，本质上是一种声控制腹腔镜自动“扶手”。允许进行微创手术的“栏杆”系统是第一个获得FDA许可的产品，并获得了临床许可。速度控制仍然是迄今为止最直观的操作概念。医疗机器人的概念是1996年制定的，早期大多数流行的医疗机器人是由美国的研究生产的。11.2医疗机器人技术的发展，27，IBM和加利福尼亚大学共同开发了ROBODOC关节机器人。欧洲从1992年开始用该工具做了数千次关节置换手术。整个手术过程非常准确，但是ROBOD0C还没有得到美国食品药物管理局(FDA)的认证，最近被怀疑会对生病的患者造成长期伤害。CASPAR机器人是可以进行膝盖置换和颅面手术的类似系统，在德国的0 rtomeaquet开发，在URS0rtho销售。但两家公司都破产了，这个系统不再是临床上允许的。11.2医疗机器人技术开发，28，手术机器人于1997年3月在比利时布鲁塞尔StPierre医院完成了第一次腹腔镜手术胆囊切除术。1998年，ComputerMotion开发的Zeus系统、IntuitiveSurgical开发的daVinci系统和endoVia开发的Laprotek系统都取得了成功。这三个系统都由医生控制台、机器人和内窥镜装置三部分组成。开发11.2医疗机器人技术，29，Zeus系统采用纯信号方法，在传输距离控制机械臂，无论视频延迟如何。Zeus系统于2001年9月首次成功完成了跨大西洋机器人腹腔镜胆囊切除术。目前，手术机器人不仅完成了普通外科的手术，还完成了脑神经外科、心脏修复、胆囊切除、人工关节更换、泌尿外科、整形外科等的手术。11.2医疗机器人技术的发展，30，1998年5月，德国和法国两位医生合作，用远程控制机器人系统为一名心脏患者成功进行了瓣膜修复手术；2001年9月，法国医生通过超级远程控制医疗机器人，为美国纽约远在法国的患者进行了胆囊切除手术作为很多成功案例，逐渐接受了这种特殊的“妙手神医”。11.2医疗机器人技术的发展，31，虽然目前市场上成熟的手术机器人产品只有一个：美国的DaVinciSurgicalSystem(DaVinciSurgicalSystem)，但达芬奇展示的“稳定、准、无情”的刀和小创立足以吸引很多术后恢复效果的患者。另一方面，“达芬奇”把150万美元到200万美元的售价放在个别患者仍然可以负担的类别中。截至2010年3月31日，达芬奇系统在全世界销售了1482台。11.2医疗机器人技术的发展，32，外科机器人“达芬奇”-左：外科医生和控制台中：助手、机器人和手术台右：影像系统(实际影像系统可以在控制台和其他需要的地方看到)，11.2医疗机器人技术的发展，33，1997年，手术机器人2001年9月7日，历史上第一次横渡大洋的长途驾驶手术同时在大西洋两岸进行；2003年，“宙斯”公司ComputerMotion和“达芬奇”公司IntuitiveSurgical宣布合并后，达芬奇也成为了目前市场上唯一获得美国食品药物管理局(FDA)认证的外科机器人产品。目前全世界有850多家医院使用这种手术机器人。11.2医疗机器人技术的发展，34，加拿大卫生部门2011年4月宣布，将在国内普及实施具有特别敏感触觉的神经外科手术的机器人。医生们可以通过最清晰的视觉进行脑部显微手术。其准确度即使是一缕头发和最小的神经也能有清晰的三维图像。这个机器人去年4月在卡尔加里山脚下的医院首次成功使用。11.2医疗机器人技术的发展，35，2010年5月10日，英国伦敦皇家医学会表示，英国将开始普及能缓解国内护士短缺，显着提高护理效率和安全性的医疗机器人护士。此前，4月1日在伦敦展出了这个“机器人护士”，头上安装了多台激光和热成像相机，在声音识别技术的帮助下，可以及时与患者对话，切断未经许可的访客。“机器人护士”的“胸部”是一个控制面板，可以通过编程输入一些复杂的操作说明。那个“腹部”装有随时检查患者体温的红外传感器。11.2医学机器人技术的发展，36，尽管如此，手术机器人的很多方面需要持续改进和改进，通过添加“人工视觉”系统，在手术过程中监测手术野，辅助手术者可以做出判断，提高手术安全性；使用软件处理触觉和视觉图像的集成、分割和合成。提供稳定的触觉控制，识别不同的人体组织，进行主要解剖结构的图像识别和图像分割。触觉反馈和位置感很好。11.2医疗机器人技术的发展，37、微电子机械技术的持续发展，通过对微型机器人、甚至纳米机器人的技术支持，直接进入人体器官内部进行工作，完成组织取样、血管疏通、药物固定放置、显微手术、细胞操作等普通医疗技术和手段不可能完成的工作。11.2医疗机器人技术的发展，38，目前国外正在开发体内自主驾驶诊断治疗，体内显微手术，体内药物直接推出微型手术机器人。医生用注射器将微型机器人推入人体内部的微生物传感器中检查人体组织，发现有病变的组织后，微型手术机器人会直接对有病的组织进行手术，并注入药物。11.2医疗机器人技术的发展，39、医疗机器人技术将现有医疗仪器与信息技术、机器人技术相结合，是近年来多领域新的研究领域，也是当前国际机器人领域最前沿的研究热点之一。11.2医疗机器人技术的发展，40，11.2.