- 11月 22, 2024
如今，机器人和人工智能不仅成为了人们日常生活的一部分，也在医疗行业扮演了重要的角色。在这里，医疗机器人通过多种方式帮助提高医疗操作的效率。
医疗机器人由人工智能设计而成，机身由不同材料制成，如金属、塑料和复合材料。本文将讨论医疗机器人的用途以及机械加工技术如何帮助制造医疗机器人零件。
什么是医疗机器人？
医疗机器人具有特殊的设计和功能，使其适用于医疗领域。它们大多可远程控制，适用于执行手术治疗程序和药品配送等任务。
每个机器人都由一些典型的部件组成，其中包括：
- 控制器：控制器是嵌入在医疗机器人中的大脑或处理单元。它是每个机器人所独有的，主要是一个插入式小型计算机系统，机器人的所有程序都在其中运行。
- 电源：机器人的电源可以是内部电池，也可以是固定的外部电源。电源的类型决定了机器人在性能和运动方面的灵活性。例如，与使用固定电源的机器人不同，使用内置电池的机器人行动更加灵活。
- 编程：编程是一组指令，规定机器人要做什么。控制器编程有助于医疗机器人正确执行指令，避免低效和错误。
- 传感器：传感器有各种形状、大小和功能，用于检测周围环境。
- 末端执行器：末端效应器可让机器人与周围环境互动并工作。
医疗机器人在医疗保健行业中的优势
共享医疗工作
医疗领域的机器人可独立执行标准的工作流程，从而减轻医护人员的工作量。它们还能确保一致性，解决医护人员短缺的问题。
例如，医疗机器人可以自动使用消毒剂和杀菌剂清洁病房。这样，医务人员可以专注于照顾病人和其他重要工作。
提高工作场所的安全性
任何医疗机构都有相当一部分不健康的微生物，医务人员和病人很容易受到它们的影响。医疗机器人技术适用于可控的系统清洁，有助于减少病原体的流通，防止感染医疗中心的疾病。
此外，专门设计的医疗机器人还能帮助医护人员完成移动病人、病床或机器等繁重的工作。
协助手术
有些医疗机器人足够先进，可以在手术过程中协助外科医生。在心脏手术中使用机器人技术就是一个常见的例子。这些医疗机器人之所以适用，是因为它们可以无差错地执行高度精确的外科手术，这也有助于提高手术的成功率。
医疗机器人的类型
医疗机器人有多种类型，但最常见的类型包括以下几种：
1. 手术机器人
这类医疗手术机器人可确保手术过程精确高效。根据复杂程度，有些机器人可以在人类外科手术医生操作下进行外科手术。
2. 化疗机器人
这些医疗机器人可以帮助设置光束源，远程安置病人，并安排成像系统。此外，化疗机器人还能治疗身体不同部位的肿瘤。
3. 康复机器人
这些医疗机器人可以帮助和辅助老年人或残疾患者的行动。它们适用于康复服务，如治疗性练习和训练，并能通过仔细评估监测病人的进展。
4. 实验室机器人
这些医疗机器人可协助实验室技术人员移动可能有害的生物或化学物质。此外，它们还适用于高速、准确地检查物质，从而减少误差。
5. 机器人假肢
机器人假肢可以为失去肢体的病人提供一个栩栩如生的肢体，帮助他们恢复平衡。与传统假肢不同，机器人假肢具有某些复杂的功能。
例如，它们可以遥控，此外，人工智能机器人假肢可以随着时间的推移不断学习，并且符合人体工程学。
6. 医疗机器人
医院医疗机器人可以帮助医护人员减轻一些工作任务。它们经过编程，对周围环境了如指掌，可以执行送餐、送药和采样等任务。
常见医疗机器人零件制造工艺
在制造医疗机器人时，必须了解该类型的零件在制造过程要求严格的公差、高精度和准确性，这是因为医疗机器人与各种复杂的情况打交道，一个小小的失误就可能导致无法挽回的损失。
生产医疗机器人的常见制造工艺包括以下几种：
精密 CNC 加工
CNC （计算机数控）加工是精确制造严格公差医疗机器人部件的理想选择。它是一种计算机控制的减法制造工艺，依靠CAD 软件来制造零件。该工艺适用于制造医疗机器人部件，如传感器、末端效应器等。
精密CNC加工的优势
精密数控加工在医疗机器人制造中非常适用，因为它具有以下优点：
- 快速生产：数控车削和铣削等加工操作速度非常快。无论是单件生产还是小批量生产，都可以在不降低精度的情况下快速制造医疗机器人部件。
- 复杂形状和严格公差：CNC加工非常适用于制造形状复杂、公差严格的零件。大多数医疗机器人部件都具有复杂设计，因此，它们需要基于高精度的加工工艺来实现这些要求。
- 材料兼容性高：CNC加工与制造医疗机器人零件的所有材料都兼容，这些材料包括塑料、钢、铝、钛和其他复合材料。
包覆成型和嵌入成型
这是一种注塑成型工艺，适用于制造由两种材料（不同或相同）组成的部件。
包覆成型是一种两步制造工艺，用两种相同或不同的塑料材料制造零件。操作员在一个注塑模具中制作第一个零件，然后将制作好的产品放置在另一个模具中。接着，操作员对第二个零件进行注塑，通过两个注塑步骤生产出一个产品。
嵌入成型与包覆成型类似。不过，塑料是在一种称为嵌件的非塑料材料（大多数情况下是金属）上成型的。这种方法非常适合制造医疗机器人中使用的紧固件。
3D打印
3D打印是一种快速成型制造工艺，使用3D打印机根据 CAD 模型生产出的零件,它是医疗零件制造中最常见的制造方法，适用于制造机器人假肢等机器人的手板件验证。
如何为医用机器人零件选择正确的加工工艺？
在为医疗机器人选择加工工艺之前需要考虑一些因素，这些考虑因素包括：
原型制造与正式生产
原型制造主要用于生产测试的部件，它发生在制造的早期阶段，大多数情况下可通过 3D 打印和 CNC 加工来实现。对于正式生产，可使用注塑成型或小批量 CNC 加工工艺。
精度和公差
组装成医用机器人的部件应高度精确，需要采用具有严格公差的制造工艺来避免误差。就精度而言，上述所有工艺都是合适的。不过，CNC加工工艺更胜一筹。
设计的复杂程度
机器人零件设计复杂，您需要选择一种与复杂设计相匹配的制造工艺。在这方面，3D 打印和数控加工是理想的方法。一般来说，五轴数控机床适合制造复杂的机器人部件，因为它们能够沿多个轴旋转和移动，以生产出最终设计。
医疗领域机器人技术的未来趋势
1. 触觉改善
使用人造皮肤将赋予仿人医疗机器人更好的触觉。此外，由于能够感知环境压力，这种机器人还能为病人提供特殊护理，这一趋势正朝着实现让机器人通过触觉改善对事物的感觉这一目标迈进。
2. 更好的机器人手术性能
机器人技术正在改变医学的外科领域，因为它们可以协助外科医生在手术中完成复杂的操作，从而提高了手术操作的精确性、控制性和灵活性。
这样，外科医生可以更轻松地完成复杂的外科手术。机器人可以帮助拿取医疗设备和实际手术。
3. 增强对机器人的互动
在人工智能发展之前，同理心一词并不适用于机器人。因此，机器人的程序只能执行简单直接的操作。然而，随着一些高度复杂的机器人引入，病人、医务人员和机器人之间的互动变得更好了。
提高机器人的同理心对每个群体的作用都不同。例如，对机器人和病人，人工智能的融入有助于确保病人感觉自己是在与人交谈。。
4. 远程护理
远程护理是指人类护士操作机器人为病人提供护理服务。一些组件，如 AR、传感器、机器人操纵、远程会议等，有助于远程护理的发展。
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结论
如今，机器人技术在医疗领域的应用多种多样，直接或间接地影响着人类的生活。本文阐述了医用机器人如何改变和发展医疗领域，以及制造医用机器人所涉及的制造流程。
