مقاله رباتها و نانو رباتیکهای هوشمند پزشکی

موضوع : مقاله رباتها و نانو رباتیکهای هوشمند پزشکی

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

تعريف رُبات
رُبات یا روبوت وسیله‌ای مکانیکی جهت انجام وظایف مختلف است. یک ماشین که می‌تواند برای عمل به دستورات مختلف برنامه‌ریزی گردد و یا یک سری اعمال ویژه انجام دهد. مخصوصا آن دسته از کارها که فراتر از حد توانایی‌های طبیعی بشر باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن اعمالی از قبیل احساس کردن درک نمودن و جابجایی اشیا یا اعمال تکراری شبیه جوشکاری تولید می‌شوند.
ربات گماشته‌ای بصورت مکانیکی یا مجازی است. یک ربات معمولاً یک سیستم الکترومکانیکی می‌باشد که با حرکت یا ظاهرش مفهومی از خود یا از ارباب خود را انتقال می‌دهد. از جاییکه کلمه «ربات» هم به رباتهای فیزیکی و هم به رباتهای مجازی اطلاق می‌شود، برای ربات‌های مجازی لفظ «بات» بکار برده می‌شود که معمولاً بصورت نمایندگان نرم‌افزاری می‌باشند (software agents). اینکه چه دستگاهی دقیقاً توصیف کننده ربات است هنوز جای بحث دارد، ولی بطور کلی رباتها باید چندین ویژگی شاخص داشته باشند، البته نه اجباراً همه موارد زیر:
•    طبیعی نباشد و بصورت مصنوعی ساخته شده باشد.
•    بتواند محیط خود را حس کند.
•    بتواند در اشیای محیط خود تأثیر گذارد.
•    درجه‌ای از هوش داشته باشد، یا توانایی انتخاب بر اساس محیط را داشته باشد، یا بصورت کنترل خودکار برنامه‌ریزی مجدد شود.
•    قابل برنامه‌ریزی باشد.
•    بتواند از طریق یک یا چند محور حرکت یا گردش کند.
•    در مختصات حرکتش ماهرانه حرکت کند.
تعريف ربات صنعتی
هر بازوی مکانيکی قابل برنامه دهی و چند منظوره که برای جابه¬جايی مواد، قطعات، ابزارها و يا دستگاه¬های ويژه از طريق حرکت¬های برنامه ريزی شده به منظور انجام مجموعه متنوعی از کارها مورد استفاده قرار می¬گيرد، «ربات¬» ناميده می¬شود. البته تعاريف ساده تری نيز ارائه شده¬اند؛ مانند: « نيروی همراه با هوشمندی».
يک ربات صنعتی، دستگاهی است که از اجتماع تعدادی مفصل متصل به يکديگر، تشکيل شده است و با کنترل قابل برنامه ريزی و کار اندازها به نقاط مطلوب حرکت داده می¬شود تا وظايف گوناگونی را انجام دهد. ربات¬ها بر حسب تعداد حسگرها، رايانه و قابليت¬های خاصی که دارند، کاربردهای گسترده¬ای از ماشين¬های ساده گرفته تا سامانه-های بسيار پيچيده و هوشمند دارند.
ساختار يک ربات صنعتی
يک ربات¬ صنعتی، سامانه¬ای پيچيده شامل چندين زير مجموعه است که درون يک سازه فيزيکی گرد آمده¬اند. هر يک از اين زير مجموعه¬ها عمليات خاص خود را که به صورت دقيق تعريف شده است انجام می¬دهد و در عملکرد کلی يک ربات صنعتی سهم دارد. سه مورد از اين زير مجموعه¬ها که بيشترين اهميت را دارند عبارتند از:
سينماتيک:
که به چيدمان مکانيکی محورهای حرکت بستگی دارد و اين که با چه ساختاری و در چه زنجيره حرکتی نسبت به هم قراردارند. چهار گونه اصلی حرکت که سينماتيک زبات اجازه آن را می¬دهد عبارتند از: کارتزين، استوانه¬ای، قطبی و مفصلی.
سامانه کنترل:
که انعطاف پذيری و بازده ربات را در حضور مجموعه محدوديت¬هايی که از طراحی سازه مکانيکی ربات سرچشمه می¬گيرد، مشخص می¬سازد و يک زنجيره منطقی از فرمان¬ها برای ربات فراهم میآورد.  اين سامانه، مقادير تئوری موقعيت نقاط را برای هر مرحله از حرکت تعيين و به کاراندازها ارسال می¬کند و به طور پيوسته موقعيت واقعی را اندازه-گيری و تصحيح می¬کند.
کاراندازها:
که توان الکتريکی دريافت شده را به انرژی جنبشی تبديل می¬کند تا ربات قادر به حرکت باشد. اصلی ترين گونه¬های سامانه¬های محرک شامل انواع الکتريکی، بادی و هيدروليکی می¬شود.
رباتهاي هوشمند پزشكي
امروزه استفاده از رباتها و اتوماسيون منعطف براي تمام صنايع و کارخانه¬ها غير قابل انکار است؛ به طوري که صنايع روز به روز بيشتر به سمت آن روي مي آورند؛ زيرا سرعت، دقت و بازده¬ بهتر و کم هزينه بودن توليد، خصوصيات مورد انتظار را از يک محصول ارزان و با کيفيت به ارمغان مي¬آورد. رباتها می¬توانند کارهاي سخت و خطرناک را به جاي انسان انجام دهند مثل بلند کردن اشياء سنگين و يا کار در کنار کوره¬های ذوب فلزات يا راکتورهای هسته¬اي که هر دوی آنها محيطهايی سرطانزاست. امروزه کاربرد رباتها فقط محدود به کارخانه¬های صنعتی نيست و رباتهايي ساخته شده¬اند که محل کاربردشان ارتباط بسيار کمي با رشته¬هاي فني مهندسي دارند؛ براي نمونه، امروزه تعداد زيادی رباتهای جراحی به فرمان پزشک جراح در اتاق عمل با حضور مستقيم پزشک و يا غير مستقيم و با کمک اينترنت انجام وظيفه می¬کنند. مصارف رباتها در همه ابعاد زندگي انسان به سرعت در حال گسترش است. نمونه بارز ديگر گستردگي کاربردهای اين دستگاهها، رباتهاي امداد و نجات هستنند که ياري¬رسان گروههای امداد در حوادث غيرقابل پيش¬بيني¬اند. همچنين رباتهايی در دستور ساخت قرار گرفته¬اند که کمک دست سالمندان و کودکان باشند. رباتهای ياريگر به منظور رسيدن به اهداف خود می¬بايد توانايی مواجهه با اقدامات متناقضی را که در يک تعامل مؤثر با کاربر رخ می¬دهد داشته باشند. بايد ديد چگونه می¬توان واکنش فيزيکی رباتها را در مقابل انسان تضمين نمود تا به عنوان ابزاری توانمند و يگانه برای تحقق اهداف ياری¬رسانی پيچيده و مرکب به کار آيند.
چکيده مطالب شماره پنجم مجله «هوش مصنوعی» - دی 1386:
بيماران رباتي براي تعليم پزشكان
يك روز صبح كاركنان اتاق عمل شماره 2 در بيمارستان كايزر پرمننت در شهر والنات كريك در كاليفرنيا مشغول انجام يك عمل سزارين هستند. متخصص زايمان مي‌گويدكه: «بچه در ساعت 5/9 صبح به دنيا آمد. دارم بند ناف را مي¬بندم ... 
رباتها، سرم بيماران را عوض مي‌کنند.
پزشكان، پرستاران و اتاق عمل در اين روش همگي واقعي هستند، اما مادر و نوزاد نه! مادر و نوزاد رباتند، با پوستي پلاستيكي و كنترل كامپيوتري تا اورژانسهاي مامايي واقعي را شبيه‌سازي كنند. دكتر پرستون كه برنامه سه ساله ايمني مادر و نوزاد را در بيمارستان كايزر پرمننت اداره مي‌كند، اين شبيه¬سازي را به عنوان وسيله‌اي براي تعليم دادن پزشكان و پرستاران تازه‌كار طراحي كرده ‌است تا به قول او آنها ياد بگيرند چگونه با آرامش و دقت در اورژانسها عمل كنند؛ بدون اين كه مجبور باشند آموزششان را روي افراد واقعي انجام دهند ...جراحي از راه دور
جراحي از راه دور، تنها در زمان دور بودن جراح و بيمار کاربرد ندارد و در حل يکي از بزرگترين مشکلات جراحان نيز که لرزش بي¬اختيار دستشان است، بسيار کارآمد است. اگرچه به مرور زمان تجربه جراحان بيشتر و کيفيت عمل آنها بهتر مي‌شود ...
ميني ربات پزشکي
اين ربات کوچک که ابزارهاي پزشکي مختلفي شامل يک دوربين کوچک، حسگرها و يک انژکتور تحويل دارو را تلفيق مي‌کند، ممکن است نياز به جراحي را کاهش دهد. داده‌هاي به دست آمده از ربات با يک سيم باريک به کامپيوتر منتقل مي¬شود. پژوهشگران اميدوارند که ...
ساياکا، رباتي براي آندوسکوپي
دستگاههاي آندوسکوپي داراي يک دوربين کوچکند که به همراه سيم اتصال از طريق دهان بيمار به معده يا روده وي فرستاده مي¬شوند تا پزشک، جداره داخلي روده يا معده را بررسي نمايد و از زخمهاي احتمالي آن اطلاع حاصل کند. اين ربات نياز به سيمهاي بلند، دست و پاگير و دردناک دستگاههاي آندوسکپي را مرتفع ساخته است و قابليت مانور بهتري دارد. در عين حال ...
ربات پزشکی با توانایی کار درون MRI
 آزمایشگاه روبوتیک بخش اورولوژی دانشگاه جان هاپکینز در بالتیمور رباتی ساخته است که قادر به برداشتن نمونه از ارگان هدف در هنگام اسکن MRI است. این ربات که PneuStep نام دارد مجهز به موتوری است که نیرو را بدون " فلز یا الکتریسیته " فراهم میکند. که این به این معنی است که قادر به کار در محیط های مغناطیسی قوی که توسط دستگاه MRI ایجاد میشود خواهد بود. دستگاه های MRI با ایجاد میدان مغناطیسی قوی به تصویر برداری و اسکن بدن میپردازند اما به دلیل این میدان دستگاه های فلزی یا الکتریکی قادر به کار درون این دستگاه نیستند. موتور این ربات به جای فلز و الکتریسیته از پلاستیک ، سرامیک و کائوچو ساخته شده و خود ربات با قدرت هوا حرکت میکند. این ربات با پیستون ها و چرخ دنده ها از یک مرکز کنترل توسط یک کامپیوتر کنترل میشود. قرار است که این ربات در درمان سرطان پروستات به کار گرفته بشود. نمونه گیری از پروستات خارج از دستگاه MRI به صورت کور صورت میگیرد که در موارد زیادی موفق نیست. با وجود PneuStep پزشک میتواند در حال اسکن و با دیدن محل هدف به راحتی به نمونه برداری از بافت هدف بپردازد.
مخچه روباتیک ساخته شد
فهرست مطالب
تعريف رُبات
تعريف ربات صنعتی
ساختار يک ربات صنعتی
رباتهاي هوشمند پزشكي
چکيده مطالب شماره پنجم مجله «هوش مصنوعی» - دی 1386
ربات پزشکی با توانایی کار درون MRI
مخچه روباتیک ساخته شد
رباتهاي پزشكي در چين
طراحي سيستم بهينه در ساخت روباتهاي هوشمند مولكولي پزشكي
بيمارستان در دست روبات ها
ميني روبات هوشمندي براي كمك به پزشكان طراحي و توليد
پيشرفته ترين روبات هوشمند پزشكي
منبع