机器人与软材料交互的新挑战
刚性工作设备与软材料（如人体组织）之间的交互对现代机器人技术构成了重要的挑战。缺乏对组织变形机制的充分理解以及有效实时信号读取能力，限制了用于医疗或工业应用设备的开发。为了应对这一挑战，成立了一个名为IRTG的国际研究小组，作为斯图加特大学和奥克兰大学之间的合作。
该研究侧重于开发先进的计算机模拟、减少模型量以及创建新的传感器和执行器。其目标是创建一个系统，不仅可以响应组织变形，还可以提供适当的反馈信号以进行控制。该项目还包括外骨骼、手术设备和肉类加工系统的应用。
项目管理和结构
IRTG项目由来自两所大学的专家领导：斯图加特大学的奥利弗·罗尔教授和亚历山大·韦尔教授，以及奥克兰生物工程研究所的彼得·徐教授和李承博士。该项目汇集了斯图加特的8个研究机构和奥克兰的5个研究机构，从而形成了一个广泛的能力范围--从数值建模和网络物理工程到医疗技术。
在项目中，计划为20名博士生提供教育--每所大学10人。他们的培训不仅包括新的模拟和控制方法，还包括对生物医学机器人中问题的跨学科方法。这种独特的教育结构旨在培养下一代研究人员，以应对与不断发展的软组织机器人技术相关的挑战。
意义和前景
IRTG项目不仅仅是一项技术倡议--这是一项战略性投资，旨在提升人类的研究潜力。德国和新西兰之间的合作表明，国际科研网络如何加速发展具有高医疗和工业潜力的领域。
虽然该项目不包括商业化部署或在实际临床条件下进行测试，但其结果可以为未来的解决方案奠定基础。然而，开发模拟和建模方法至关重要，这些方法可以在物理实现之前安全地试验新的概念。
机器人与软材料交互的新挑战
在软组织机器人技术不断发展的背景下，不仅需要精确控制的能力，还需要能够适应组织结构和特性的动态变化。软材料的特点是非线性、迟滞性和时变应变，这要求机器人系统具有复杂的预测模型和快速的控制算法。IRTG项目专注于开发降阶模型方法，该方法可以在不使用过多计算能力的情况下实现逼真的实时模拟。因此，可以在实际实施之前测试新的交互策略，从而大大降低医疗或工业设计中出现错误的风险。此外，基于光电技术和微机电系统技术的传感器研究可以持续监测交互过程中组织的状态，这需要集成的传感和控制解决方案。斯图加特和奥克兰大学之间的合作可以将先进的计算机模型与实验室条件下的实际测试相结合，从而加速开发新的安全机器人与软材料交互方法。值得强调的是，虽然该项目不包括直接的临床试验，但其结果对于未来在微创手术、康复和工业自动化中的应用具有重要意义，在这些领域中，精确性和安全性至关重要。
它需要集成的传感和控制解决方案。斯图加特和奥克兰大学之间的合作可以将先进的计算机模型与实验室条件下的实际测试相结合，从而加速开发新的安全机器人与软材料交互方法。值得强调的是，虽然该项目不包括直接的临床试验，但其结果对于未来在微创手术、康复和工业自动化中的应用具有重要意义，在这些领域中，精确性和安全性至关重要。
软组织机器人的发展不仅对医学很重要，而且对工业也很重要，因为与可变刚度的材料进行交互的精确性和安全性至关重要。IRTG项目通过将先进的模拟模型与实用的传感解决方案相结合，为未来的系统奠定了基础，这些系统不仅能够执行任务，还能够适应不断变化的环境条件。
特别是，所开发的技术可用于微创手术，在微创手术中，最大限度地减少组织损伤对于患者更快地康复至关重要，也可用于康复，在这种情况下，机器人必须与人体安全协作。在工业领域，例如肉类加工或食品生产，这些系统可以大大提高工艺的质量和一致性。虽然该项目不包括直接的临床试验，但其结果对于未来的创新具有重要意义，这些创新可以在实际条件下实施，并使用基于模拟和建模的安全有效解决方案。
